LED Branco 3.5x2.8x1.84mm, 3.1V, 30mA, 91mW - Especificação de Pacote PLCC2

1. Visão Geral do Produto

Este LED branco é fabricado usando um chip azul combinado com fósforo para produzir luz branca. É alojado em um pacote compacto PLCC2 medindo 3.50mm x 2.80mm x 1.84mm (comprimento x largura x altura). O dispositivo é projetado para aplicações de iluminação geral, particularmente iluminação interna automotiva e interruptores, e está em conformidade com as diretrizes de qualificação de teste de estresse AEC-Q101 para semicondutores discretos de grau automotivo. As principais características incluem um ângulo de visão extremamente amplo, adequação para todos os processos de montagem SMT e solda, e disponibilidade em embalagem em fita e carretel. O nível de sensibilidade à umidade é Nível 2 de acordo com os padrões JEDEC, e o componente atende aos requisitos RoHS e REACH.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas e Elétricas (Ts=25°C)

A uma corrente de teste de 3mA, a tensão direta (VF) varia de 2.5V a 3.1V, com valores típicos em torno de 2.7V a 3.1V. A corrente reversa (IR) em VR=5V é no máximo 10 µA, garantindo baixa fuga. A intensidade luminosa (IV) em 3mA está entre 23 mcd e 53 mcd, dependendo do bin. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente 120 graus, proporcionando ampla dispersão de luz. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (RTHJ-S) é classificada em 300 °C/W máximo.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

O dispositivo pode suportar uma dissipação de potência (PD) de até 91 mW. A corrente contínua direta máxima é de 30 mA, enquanto a corrente direta de pico (ciclo de trabalho 1/10, pulso de 10ms) pode atingir 100 mA. A tensão reversa é limitada a 5V. A resistência à descarga eletrostática (HBM) é de 2000V. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são ambas de -40°C a +100°C, com temperatura máxima de junção de 120°C. Os projetistas devem garantir que a dissipação de potência não exceda a classificação máxima absoluta, e a corrente deve ser limitada usando resistores apropriados para evitar fuga térmica.

3. Sistema de Classificação por Bins

3.1 Bins de Tensão Direta e Intensidade Luminosa (IF=3mA)

O LED é classificado em bins para tensão direta e intensidade luminosa. Os bins de tensão incluem E2 (2.5-2.6V), F1 (2.6-2.7V), F2 (2.7-2.8V), G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V). Os bins de intensidade luminosa são C20 (23-28 mcd), D10 (28-35 mcd), D20 (35-43 mcd), E10 (43-53 mcd). Essa classificação permite que os clientes selecionem LEDs com desempenho elétrico e óptico consistente para suas aplicações específicas.

3.2 Classificação por Cromaticidade

O LED também é classificado em bins para coordenadas de cor com base na cromaticidade CIE 1931 (x,y). Quatro bins principais são definidos: M02, M03, P02, P03. Cada bin tem uma região retangular no diagrama de cromaticidade, garantindo consistência de cor. Por exemplo, M02 cobre x=0.2766-0.2866, y=0.2397-0.2477; M03 cobre x=0.2857-0.2957, y=0.2557-0.2637; P02 cobre x=0.2674-0.2820, y=0.2317-0.2397; P03 cobre x=0.2766-0.2911, y=0.2477-0.2557. Esses bins correspondem à luz branca com temperaturas de cor correlacionadas na faixa de branco quente a branco neutro.

4. Análise de Curvas de Desempenho

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A característica típica de tensão direta vs. corrente direta (Fig. 1-7) mostra um aumento exponencial: em 2.5V a corrente é quase zero, subindo para cerca de 5mA em 2.7V, 15mA em 2.9V e 30mA em 3.1V. Essa curva é essencial para projetar circuitos de acionamento, pois pequenas variações de tensão levam a grandes mudanças de corrente. Um resistor em série é recomendado para regulação de corrente.

4.2 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa relativa aumenta com a corrente direta de forma sublinear (Fig. 1-8). Em 3mA, a intensidade é aproximadamente 100%; em 1mA cai para cerca de 40%; em 5mA atinge cerca de 170%. Operar em correntes mais altas aumenta o brilho, mas também gera mais calor, portanto, o gerenciamento térmico é crítico.

4.3 Dependência da Temperatura

As Figuras 1-9 a 1-11 mostram o efeito da temperatura de solda (Ts) no desempenho. A intensidade relativa diminui ligeiramente com o aumento da temperatura: a 100°C, a intensidade cai para cerca de 90% do valor a 25°C. A corrente direta máxima deve ser reduzida à medida que a temperatura aumenta. A tensão direta também diminui com a temperatura (aproximadamente -2mV/°C), o que afeta o consumo de energia. A mudança de cor com a temperatura (Fig. 1-13) mostra um leve movimento no diagrama de cromaticidade; a coordenada x aumenta cerca de 0.005 e y diminui cerca de 0.005 de 25°C a 105°C.

4.4 Padrão de Radiação

O diagrama de radiação (Fig. 1-12) indica um padrão de emissão quase Lambertiano com intensidade relativa caindo para 50% em cerca de ±60°, confirmando o ângulo de visão de 120°. Essa ampla distribuição é ideal para aplicações que exigem iluminação uniforme em uma ampla área.

4.5 Espectro

O espectro (Fig. 1-14) mostra um pico azul em torno de 450nm do chip InGaN e um amplo pico de fósforo amarelo centrado perto de 550nm, resultando em emissão de luz branca. A distribuição espectral cobre 400-700nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote do LED tem 3.50mm de comprimento, 2.80mm de largura e 1.84mm de altura (vista superior). A vista inferior mostra um pad de ânodo central (2.50mm x 2.18mm) e um pad de cátodo (0.75mm x 2.00mm). A marca de polaridade é indicada no pacote. O padrão de solda recomendado (land pattern) tem dimensões: 2.40mm x 1.25mm para o cátodo, 4.45mm x 2.40mm no total. As tolerâncias são de ±0.2mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Embalagem em Fita e Carretel

Os LEDs são embalados em fita transportadora com passo de 8mm, 2000 unidades por carretel. Dimensões do carretel: diâmetro 178±1mm, largura 60±1mm, diâmetro do cubo 13.0±0.5mm. A fita tem uma marca de polaridade e fita de cobertura superior. A rotulagem inclui número da peça, número da especificação, número do lote, código do bin, fluxo luminoso (ou intensidade), bin de cromaticidade, tensão direta, código de comprimento de onda, quantidade e código de data.

5.3 Embalagem com Barreira de Umidade

Os carretéis são colocados em sacos com barreira de umidade, com indicador de umidade e dessecante. Após a abertura, os LEDs devem ser usados dentro de 24 horas se armazenados a ≤30°C/≤60%UR. Se o armazenamento exceder o tempo recomendado, é necessária a secagem a 60±5°C por >24 horas.

6. Diretrizes de Soldagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo recomendado (Fig. 3-1, Tabela 3-1) especifica: taxa média de rampa ≤3°C/s; pré-aquecimento de 150°C a 200°C por 60-120s; tempo acima de 217°C (TL) máx. 60s; temperatura de pico (TP) 260°C por máx. 10s; taxa de resfriamento ≤6°C/s. Tempo total de 25°C ao pico máx. 8 minutos. Apenas dois ciclos de refluxo são permitidos; se houver mais de 24 horas entre os ciclos, a secagem é necessária antes do segundo refluxo.

6.2 Soldagem Manual e Reparo

Soldagem manual: temperatura do ferro<300°C, tempo<3s, apenas uma vez. O reparo após o refluxo não é recomendado, mas se necessário, use um ferro de ponta dupla. Evite estresse mecânico no encapsulamento de silicone durante o aquecimento.

6.3 Considerações Especiais

O encapsulamento do LED é silicone, que é macio. Evite pressão excessiva na superfície superior durante a coleta e colocação. Não monte em PCBs empenados ou dobre a placa após a soldagem. Não aplique força ou vibração durante o resfriamento. O resfriamento rápido após o refluxo não é permitido.

7. Informações de Pedido e Armazenamento

7.1 Quantidade de Embalagem

A quantidade padrão de embalagem é de 2000 peças por carretel. Para volumes maiores, os carretéis são embalados em caixas de papelão. A rotulagem segue o formato mostrado na folha de dados.

7.2 Condições de Armazenamento

Sacos com barreira de umidade não abertos: temperatura ≤30°C, umidade ≤75%, vida útil de 1 ano a partir da data de fabricação. Após a abertura: uso recomendado dentro de 24 horas a ≤30°C/≤60%UR. Se não for usado em 24 horas, seque a 60±5°C por >24 horas antes do uso. O dessecante deve permanecer azul; se desbotou, a secagem é necessária.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

Este LED branco é ideal para iluminação interna automotiva, como luzes de teto, luzes de mapa, iluminação ambiente e retroiluminação do painel de instrumentos. Também é adequado para interruptores e indicadores em eletrônicos automotivos e de consumo. O amplo ângulo de visão e o tamanho compacto o tornam versátil para designs com espaço limitado.

8.2 Considerações de Projeto

O gerenciamento térmico é crítico: um pad de PCB e dissipador de calor adequados devem ser usados para manter a temperatura da junção ≤120°C. Use resistores limitadores de corrente; não exceda 30mA de corrente direta contínua. Para aplicações de pulso, limite a corrente de pico a 100mA com ciclo de trabalho de 10%. Medidas de proteção ESD são necessárias, pois o dispositivo pode ser danificado por descargas >2000V (HBM). Evite expor o LED a ambientes com enxofre >100ppm ou halogênios (Br<900ppm, Cl<900ppm, total<1500ppm) para evitar corrosão ou descoloração. A limpeza é recomendada com álcool isopropílico; a limpeza ultrassônica pode danificar o LED.

9. Comparação Técnica

Comparado a LEDs brancos PLCC2 semelhantes, este dispositivo oferece qualificação AEC-Q101, garantindo confiabilidade para aplicações automotivas. O amplo ângulo de visão (120°) proporciona melhor distribuição de luz do que LEDs de ângulo mais estreito. As opções de classificação por bins para tensão, intensidade e cor permitem correspondência com tolerância restrita. A temperatura máxima de operação de 100°C (ambiente) e temperatura de junção de 120°C é competitiva. No entanto, a intensidade luminosa relativamente baixa (máx. 53mcd a 3mA) pode exigir vários dispositivos para necessidades de maior brilho. A altura do pacote de 1.84mm é um pouco maior do que alguns LEDs ultrafinos, mas ainda adequada para a maioria dos projetos.

10. Perguntas Frequentes

P: Posso alimentar este LED diretamente de uma fonte de 3.3V?
R: Não diretamente; você deve usar um resistor em série. A 3.3V, a tensão direta pode ser tão baixa quanto 2.5V, levando a corrente excessiva. Calcule o valor do resistor: R = (Vfonte - VF) / I. Para 30mA, assumindo VF=2.7V, R = (3.3-2.7)/0.03 = 20Ω. Use o valor padrão mais próximo e verifique a dissipação de potência.

P: Qual é a temperatura de cor típica?
R: Com base nos bins de cromaticidade, a temperatura de cor varia de cerca de 3000K a 5000K dependendo do bin. Por exemplo, os bins M02 e M03 correspondem a branco quente, enquanto P02 e P03 são ligeiramente mais frios. A CCT exata pode ser calculada a partir das coordenadas xy usando fórmulas de aproximação.

P: Como lidar com vários LEDs em série ou paralelo?
R: Ao conectar em série, as tensões diretas se somam; certifique-se de que a tensão total disponível seja suficiente. Para ramos paralelos, cada LED deve ter seu próprio resistor em série para equilibrar a corrente. A distribuição térmica deve ser considerada.

P: Este LED é adequado para uso externo?
R: A faixa de temperatura de operação é de -40 a +100°C, que cobre a maioria dos ambientes internos e automotivos. No entanto, o pacote não é estabilizado contra UV e pode sofrer degradação se exposto à luz solar direta. Para aplicações externas, pode ser necessária proteção adicional (por exemplo, revestimento conforme).

11. Exemplos de Uso Prático

Exemplo 1: Luz de Teto Automotiva
Uma luz de teto requer iluminação uniforme. Usando 6 desses LEDs brancos dispostos em uma matriz circular, cada um acionado a 20mA, fornece brilho suficiente para iluminação interna. O amplo ângulo de visão garante que não haja pontos escuros. Uma lente pode ser adicionada para difundir ainda mais a luz. Os LEDs são soldados em uma PCB de alumínio para dissipação de calor.

Exemplo 2: Retroiluminação de Botão
Para um interruptor, um LED é colocado atrás do botão. Operando a 3mA, fornece cerca de 30mcd, suficiente para um pequeno indicador. O LED é montado em superfície na PCB, e um guia de luz direciona a luz para o botão. A baixa corrente minimiza a geração de calor.

12. Princípio de Operação

O LED branco opera com base no princípio de conversão de fósforo. Um chip de LED azul InGaN/GaN emite luz azul em torno de 450nm. Essa luz azul excita um fósforo de emissão amarela (tipicamente YAG:Ce), que converte parte da luz azul em uma ampla emissão amarela. A combinação da luz azul restante e da luz amarela aparece como branca ao olho humano. A temperatura de cor exata é determinada pela composição e concentração do fósforo. O LED é acionado por uma corrente direta, que injeta elétrons e lacunas na região ativa, recombinando-se para produzir fótons.

13. Tendências de Desenvolvimento

A tendência em LEDs brancos para iluminação automotiva e geral é em direção a maior eficácia (lm/W) e melhor reprodução de cor. Futuras iterações deste pacote PLCC2 podem usar fósforos mais eficientes com bandas de emissão mais estreitas para alcançar maior eficácia e qualidade de cor melhorada. Além disso, espera-se integração com sistemas de acionamento inteligente e ajuste de cor. A qualificação AEC-Q101 indica um impulso em direção a maior confiabilidade para ambientes severos. A miniaturização continua, com pacotes mais finos e pegadas menores aparecendo. No entanto, o gerenciamento térmico continua sendo um desafio chave à medida que as densidades de potência aumentam.