Ficha Técnica de LED Vermelho PLCC-2 - Ângulo de Visão de 120° - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - Grau Automotivo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED vermelho de montagem em superfície de alto desempenho, em encapsulamento PLCC-2. O dispositivo foi projetado principalmente para aplicações automotivas internas exigentes, oferecendo uma combinação de alta saída luminosa, amplo ângulo de visão e robusta confiabilidade. Suas principais vantagens incluem conformidade com rigorosos padrões automotivos como AEC-Q102, excelente resistência ao enxofre (Classe A1) e aderência a diretivas ambientais como RoHS, REACH e requisitos livres de halogênio. O mercado-alvo é a eletrônica automotiva, especificamente para iluminação ambiente interior, retroiluminação de interruptores e outras funções indicadoras onde a confiabilidade e o desempenho consistente em condições adversas são primordiais.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

As principais métricas de desempenho do LED são definidas sob condições padrão de teste. A tensão direta típica (V_F) é de 2,20V a uma corrente direta (I_F) de 50mA, com uma faixa especificada de 1,75V (Mín.) a 2,75V (Máx.). A intensidade luminosa (I_V) é classificada em 3550 milicandelas (mcd) típicas sob a mesma condição de 50mA, com um mínimo de 2800 mcd e um máximo de 5600 mcd. O comprimento de onda dominante (λ_d) está centrado em 615nm, definindo sua cor vermelha, com uma tolerância de ±1nm. O dispositivo apresenta um ângulo de visão (φ) muito amplo de 120 graus, garantindo boa visibilidade a partir de posições fora do eixo. A corrente direta máxima absoluta é de 70mA, e o dispositivo não foi projetado para operação com tensão reversa.

2.2 Especificações Térmicas e de Confiabilidade

O gerenciamento térmico é crítico para a longevidade do LED. A resistência térmica junção-solda (R_{th JS}) possui dois valores: 85 K/W (típico, real) e 60 K/W (típico, elétrico). A temperatura máxima permitida na junção (T_J) é de 125°C, enquanto a faixa de temperatura de operação (T_opr) varia de -40°C a +110°C. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem por refluxo de 260°C por até 30 segundos. Para proteção contra descarga eletrostática (ESD), ele é classificado para 2kV (Modelo do Corpo Humano). A dissipação de potência (P_d) é limitada a 192 mW.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é categorizada em uma estrutura de binning alfanumérica detalhada. Os bins variam de L1 (11,2-14 mcd) até bins de alta saída como GA (18000-22400 mcd). O dispositivo específico coberto por esta ficha técnica, com base em sua classificação típica de 3550 mcd, se enquadraria no bin CA (2800-3550 mcd). Este sistema permite que os projetistas selecionem componentes com níveis de brilho rigidamente controlados para aplicações de iluminação uniforme.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que determina a cor percebida, também é classificado em bins. Os bins são definidos por códigos de quatro dígitos que representam o comprimento de onda mínimo e máximo em nanômetros. Por exemplo, o bin '1215' cobre comprimentos de onda de 612nm a 615nm. O comprimento de onda típico de 615nm do dispositivo o coloca no bin '1518' (615-618 nm) ou potencialmente no bin '1215', dependendo do lote de produção específico. Este binning preciso é crucial para aplicações que exigem pontos de cor específicos ou mistura de cores.

4. Análise de Curvas de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

O gráfico fornecido mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta a 25°C. A curva é característica de um diodo, mostrando um aumento exponencial na corrente uma vez que a tensão direta ultrapassa um limiar (cerca de 1,7V para este LED). Esta curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente a fim de garantir operação estável.

4.2 Características Térmicas

Vários gráficos ilustram a variação de desempenho com a temperatura. Ográfico de Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura da Junçãomostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta, um comportamento típico para LEDs. Ográfico de Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junçãodemonstra que V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo linearmente com o aumento da temperatura. Osgráficos de Comprimento de Onda Dominante vs. Temperatura da JunçãoeComprimento de Onda Relativo vs. Temperatura da Junçãomostram uma leve mudança no comprimento de onda (tipicamente alguns nanômetros) com a temperatura, o que é importante para aplicações críticas em termos de cor.

4.3 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

Ográfico de Distribuição Espectral Relativaconfirma a saída monocromática vermelha, com um pico em torno de 615nm e muito pouca emissão em outras partes do espectro. ODiagrama Característico Típico de Radiação(não totalmente detalhado no trecho) normalmente mostraria a distribuição espacial da luz, ilustrando o ângulo de visão de 120° onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico.

4.4 Derating e Capacidade de Pulso

ACurva de Derating de Corrente Diretaé crítica para a confiabilidade. Ela mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura do terminal de solda (T_S). Por exemplo, a uma T_Sde 110°C, a I_Fmáxima é reduzida para 55mA. Ográfico de Capacidade de Manipulação de Pulso Permitidadefine a corrente de pulso máxima permitida não repetitiva ou repetitiva para várias larguras de pulso (t_p) e ciclos de trabalho (D), o que é útil para dimerização por PWM ou condições transitórias.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED utiliza um encapsulamento padrão PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos) para montagem em superfície. Embora as dimensões mecânicas exatas (comprimento, largura, altura) sejam referenciadas na seção 7 da ficha técnica, mas não fornecidas no trecho, este tipo de encapsulamento é amplamente utilizado e permite montagem automatizada pick-and-place. O dispositivo terá marcações claras de ânodo e cátodo para a orientação correta na PCB. Um layout recomendado para os terminais de solda é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda e a dissipação térmica durante o refluxo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é adequado para processos de soldagem por refluxo. O perfil especificado permite uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 30 segundos. Os projetistas devem aderir a este perfil para evitar danos térmicos ao encapsulamento plástico ou ao chip semicondutor. As precauções de uso provavelmente incluem procedimentos padrão de manuseio para evitar tensão mecânica nos terminais, proteção contra umidade (Nível MSL 2) e evitar descarga eletrostática excessiva. As condições de armazenamento adequadas estariam alinhadas com a faixa de temperatura de armazenamento especificada de -40°C a +110°C em ambiente seco.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O número de peça para este dispositivo é 57-21R-UR0501H-AM. As informações de pedido e detalhes de embalagem (por exemplo, especificações de fita e carretel, quantidade por carretel) são abordadas nas seções 6 e 10 da ficha técnica. A estrutura do número de peça pode codificar informações como cor (R para Vermelho), tipo de encapsulamento e possivelmente códigos de binning, permitindo o pedido preciso do grau de desempenho necessário.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal éiluminação interior automotiva. Isso inclui retroiluminação do painel de instrumentos, iluminação ambiente do porta-pés, retroiluminação de botões e interruptores de controle, e indicadores de status no console central. Sua qualificação AEC-Q102 e robustez ao enxofre o tornam especificamente adequado para o ambiente hostil dentro de um veículo, que pode envolver altas temperaturas, ciclagem térmica e exposição a gases corrosivos.

8.2 Considerações de Projeto

Ao projetar com este LED, os engenheiros devem considerar vários fatores:
1. Acionamento de Corrente:Um driver de corrente constante é recomendado para manter a saída de luz estável, pois o brilho do LED é uma função da corrente, não da tensão. O circuito deve limitar I_Fa 50mA para operação típica e nunca exceder 70mA.
2. Gerenciamento Térmico:O layout da PCB deve facilitar a dissipação de calor dos terminais de solda para evitar que a temperatura da junção exceda 125°C, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente. É aconselhável usar o layout de terminal recomendado e possivelmente vias térmicas.
3. Proteção ESD:Embora classificado para 2kV HBM, implementar proteção ESD básica nas linhas de entrada é uma boa prática, especialmente durante o manuseio e montagem.
4. Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120° proporciona emissão ampla. Para luz focada, ópticas secundárias (lentes) podem ser necessárias.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs comerciais padrão, os principais diferenciadores deste dispositivo são suas certificações de confiabilidade de grau automotivo. A qualificação AEC-Q102 envolve uma série de testes rigorosos para operação em alta temperatura, choque térmico, resistência à umidade e longevidade. A classificação de robustez ao enxofre Classe A1 indica resistência superior a atmosferas contendo enxofre, que é um modo de falha comum em ambientes automotivos devido a certos compostos de borracha e lubrificantes. A ampla faixa de temperatura de operação (-40°C a +110°C) excede a dos LEDs de consumo típicos, garantindo funcionalidade em todas as condições climáticas que um veículo pode encontrar.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente com uma fonte de 3,3V?
R: Não. A tensão direta típica é de 2,2V, mas pode ser tão baixa quanto 1,75V. Conectá-lo diretamente a uma fonte de 3,3V sem um resistor limitador de corrente ou driver faria com que uma corrente excessiva fluísse, potencialmente excedendo a classificação máxima absoluta de 70mA e destruindo o LED. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório.

P: Como a saída de luz muda se eu o acionar a 30mA em vez de 50mA?
R: Consultando ográfico de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta, a saída não é proporcional linearmente à corrente. A 30mA, a intensidade relativa é aproximadamente 0,6 (ou 60%) do seu valor a 50mA. Portanto, a intensidade luminosa seria de aproximadamente 2130 mcd (0,6 * 3550 mcd).

P: Este LED é adequado para dimerização por PWM?
R: Sim, os LEDs são ideais para dimerização por PWM. Ográfico de Capacidade de Manipulação de Pulso Permitidadeve ser consultado para garantir que a corrente de pico escolhida, a largura do pulso e o ciclo de trabalho estejam dentro dos limites seguros de operação. Normalmente, para frequências de dimerização acima de 100Hz, o gráfico permite correntes de pulso maiores que o máximo CC, mas a potência média ainda deve ser gerenciada.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando a Retroiluminação de um Interruptor Automotivo.Um projetista precisa iluminar uma fileira de 5 interruptores de pressão em um console central. Cada interruptor requer iluminação vermelha uniforme e de baixo nível. O projetista seleciona este LED por sua confiabilidade. Usando uma fonte automotiva de 12V, um circuito é projetado onde cada LED é acionado por um regulador de corrente constante dedicado ajustado para 50mA. Os LEDs são colocados na PCB atrás de um guia de luz para distribuir o feixe de 120° uniformemente pelo ícone do interruptor. A análise térmica confirma que, na pior temperatura da cabine de 85°C, a temperatura do terminal de solda permanece abaixo de 100°C, mantendo a corrente direta dentro do limite de derating do gráfico, garantindo assim confiabilidade de longo prazo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons do material tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p na região ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia dos materiais semicondutores usados na construção do chip do LED. Neste LED vermelho, materiais como Arseneto de Gálio e Alumínio (AlGaAs) ou compostos similares são tipicamente usados para produzir fótons com um comprimento de onda em torno de 615nm, que o olho humano percebe como vermelho.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência na iluminação LED automotiva é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), o que reduz o consumo de energia e a carga térmica. Há também um movimento em direção a tamanhos de encapsulamento menores com maior densidade de potência, permitindo designs mais compactos e estilosos. Além disso, a integração de eletrônica de controle diretamente com o encapsulamento do LED (por exemplo, drivers de LED, circuitos de proteção) está se tornando mais comum, simplificando o projeto do sistema para os engenheiros. A demanda por gamas de cores ainda mais amplas e índices de reprodução de cor (IRC) mais altos para iluminação ambiente interior também está impulsionando avanços na tecnologia de fósforo e designs de múltiplos chips, embora este dispositivo específico seja um LED vermelho monocromático. Os padrões de confiabilidade continuam a evoluir, com requisitos de vida útil mais longa e testes para novos agentes estressores ambientais.