Ficha Técnica da Série 57-21 de LED SMD de Visão Lateral - Dimensões do Pacote 2.0x1.25x0.7mm - Tensão Direta 2.0V - Intensidade Luminosa 51mcd - Cor Amarelo-Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 57-21 representa uma família de diodos emissores de luz (LEDs) de montagem em superfície (SMD) de visão lateral. Estes componentes são projetados para aplicações onde o espaço é limitado e um amplo ângulo de visão é necessário. A série está disponível em várias cores, incluindo a variante específica amarelo-verde detalhada neste documento, que utiliza um material de chip semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio).

As principais vantagens desta série derivam do seu design de encapsulamento. Ele incorpora um amplo ângulo de visão, tipicamente de 120 graus, alcançado através de um design otimizado de refletor interno. Esta característica melhora significativamente a eficiência de acoplamento de luz, tornando estes LEDs particularmente adequados para uso com guias de luz, um componente comum em conjuntos de retroiluminação. Além disso, a sua baixa exigência de corrente direta (20mA para operação típica) torna-os ideais para equipamentos eletrónicos portáteis alimentados por bateria ou outros sensíveis ao consumo de energia.

O mercado-alvo e as aplicações primárias incluem equipamentos de automação de escritório (OA), retroiluminação para ecrãs de cristais líquidos (LCD) a cores completas, iluminação interior automotiva e como substitutos para lâmpadas indicadoras convencionais ou pequenas lâmpadas fluorescentes em vários dispositivos eletrónicos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):25mA DC. A corrente contínua DC não deve ultrapassar este valor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. Esta é a perda de potência máxima permitida dentro do dispositivo.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:Varia de -40°C a +85°C (operação) e de -40°C a +100°C (armazenamento).
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM), indicando um nível moderado de robustez ESD para manuseamento.
• Temperatura de Soldadura:Compatível com soldadura por refluxo a 260°C durante 10 segundos ou soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e uma corrente direta (I_F) de 20mA.

• Intensidade Luminosa (I_v):O valor típico é de 51 milicandelas (mcd), com um mínimo de 32 mcd. Aplica-se uma tolerância de ±11% à intensidade luminosa.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):575 nanómetros (nm). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):573 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano como a cor da luz, com uma tolerância apertada de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a gama de comprimentos de onda emitidos, centrada em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.0V, variando de um mínimo de 1.7V a um máximo de 2.4V a 20mA, com uma tolerância de ±0.1V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 microamperes (μA) quando é aplicada uma tensão reversa de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema de binning de três códigos para categorizar variações em parâmetros-chave, permitindo aos projetistas selecionar LEDs com desempenho consistente para a sua aplicação.

• CAT (Classificação de Intensidade Luminosa):Este código agrupa os LEDs com base na sua intensidade luminosa medida.
• HUE (Classificação de Comprimento de Onda Dominante):Este código categoriza os LEDs de acordo com o seu comprimento de onda dominante preciso, garantindo consistência de cor.
• REF (Classificação de Tensão Direta):Este código classifica os LEDs pela sua queda de tensão direta na corrente de teste.

Estes códigos são impressos na embalagem do produto e nas etiquetas das bobinas, permitindo uma correspondência precisa durante o processo de montagem para aplicações que requerem brilho ou cor uniformes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É geralmente linear na gama de operação normal, mas satura a correntes muito altas.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico demonstra o efeito de extinção térmica comum nos LEDs, onde a eficiência luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A saída tipicamente declina à medida que a temperatura aumenta de -40°C a +100°C.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta é a curva I-V padrão para um díodo, mostrando a relação exponencial. O V_Ftípico de 2.0V é lido nesta curva a 20mA.
• Curva de Derating da Corrente Direta:Este gráfico crucial especifica a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura sobe, a corrente máxima deve ser reduzida para evitar sobreaquecimento e garantir confiabilidade.
• Padrão de Radiação:Um diagrama polar representa visualmente o ângulo de visão de 120 graus, mostrando a distribuição angular da intensidade da luz.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em 575nm com uma largura de banda de 20nm, confirmando o ponto de cor amarelo-verde.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED apresenta um pacote SMD de visão lateral compacto. As dimensões-chave (em milímetros, com uma tolerância geral de ±0.1mm, salvo especificação) incluem um comprimento do corpo de aproximadamente 2.0mm, uma largura de 1.25mm e uma altura de 0.7mm. Desenhos detalhados mostram as localizações dos terminais do ânodo e cátodo, a forma geral e a área de montagem recomendada para o layout da PCB.

5.2 Identificação de Polaridade

O componente tem uma polaridade marcada. O cátodo é tipicamente indicado por um marcador visual, como um entalhe, um ponto ou uma tonalidade verde no lado correspondente da lente ou do pacote. A orientação correta é essencial durante a montagem.

5.3 Embalagem em Bobina e Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automática pick-and-place. A largura da fita, o passo dos compartimentos e as dimensões são especificados. Cada bobina contém 2000 peças. A própria bobina tem dimensões definidas para o flange e o cubo. A embalagem inclui medidas resistentes à humidade: as bobinas são seladas dentro de um saco à prova de humidade de alumínio juntamente com um dessecante e um cartão indicador de humidade para proteger os dispositivos da humidade ambiente durante o armazenamento e transporte.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

Soldadura por Refluxo:O dispositivo é classificado para perfis de soldadura por refluxo sem chumbo com uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos. É crítico seguir as taxas recomendadas de aquecimento, estabilização e arrefecimento para prevenir choque térmico e garantir juntas de soldadura confiáveis.

Soldadura Manual:Se for necessária soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos por terminal. Use um ferro de baixa potência e evite aplicar tensão mecânica excessiva.

Condições de Armazenamento:Para manter a soldabilidade, os dispositivos devem ser armazenados nas suas embalagens originais de barreira à humidade abaixo de 30°C e 60% de humidade relativa. Uma vez aberta a embalagem, os componentes devem ser usados dentro de um período de tempo especificado (tipicamente 168 horas em condições de fábrica) ou pré-aquecidos de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC antes do refluxo.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

A unidade de encomenda padrão é uma bobina de 2000 peças. A etiqueta do produto na bobina fornece informações essenciais, incluindo o Número de Peça (PN), o Número de Peça do Cliente (CPN), a quantidade (QTY), o número de lote (LOT NO) e os três códigos críticos de binning: CAT, HUE e REF. A etiqueta também indica conformidade RoHS e sem chumbo.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação de LCD:A geometria de visão lateral e o amplo ângulo tornam-no perfeito para iluminação lateral de painéis LCD finos em telemóveis, tablets e quadros de instrumentos.
• Iluminação com Guia de Luz:O acoplamento de luz otimizado injeta eficientemente luz em guias de luz de acrílico ou policarbonato para indicadores de estado ou retroiluminação simbólica.
• Indicadores para Dispositivos Portáteis:O baixo consumo de corrente é ideal para dispositivos alimentados por bateria, como auriculares Bluetooth, controlos remotos e dispositivos médicos portáteis.
• Iluminação Interior Automotiva:Pode ser usado para retroiluminação de botões, interruptores e pequenos ecrãs em painéis de instrumentos e consolas centrais.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Use sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta ao valor desejado (ex., 20mA para brilho típico). Calcule o valor da resistência usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob os terminais do LED, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando operando perto das especificações máximas, para ajudar a dissipar calor e manter o desempenho e longevidade.
• Proteção ESD:Implemente precauções padrão ESD durante o manuseamento e montagem. Considere adicionar díodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outra proteção em linhas sensíveis se o LED estiver conectado a interfaces externas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs SMD de visão superior padrão, o diferencial-chave da série 57-21 é o seu fator de forma de visão lateral, que permite iluminação a partir da borda de uma PCB. Comparado com outros LEDs de visão lateral, as suas vantagens incluem a tecnologia específica de AlGaInP para luz amarelo-verde de alta eficiência, um ângulo de visão muito amplo de 120 graus otimizado para guias de luz e um sistema de binning claramente definido para consistência de cor e intensidade. A combinação de baixo V_Fe boa intensidade luminosa resulta numa alta eficácia luminosa para a sua classe.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λ_p) é o pico físico do espectro de luz emitido. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda único que produziria a mesma perceção de cor para o olho humano. Para LEDs, λ_dé frequentemente a especificação mais relevante para correspondência de cores.

P: Posso acionar este LED sem uma resistência limitadora de corrente?

R: Não. Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente destruindo-o instantaneamente. Uma resistência em série ou um regulador de corrente ativo é obrigatório.

P: Como a temperatura ambiente afeta o desempenho?

R: À medida que a temperatura aumenta, a tensão direta (V_F) diminui ligeiramente, mas a intensidade luminosa cai mais significativamente (extinção térmica). A curva de derating deve ser seguida para a corrente máxima. Altas temperaturas também aceleram a degradação a longo prazo.

P: O que significam os códigos CAT, HUE e REF para o meu projeto?

R: Se a sua aplicação requer uma aparência uniforme (ex., uma fila de luzes indicadoras), deve especificar bins apertados para HUE (cor) e CAT (brilho). Para indicadores simples de ligado/desligado, bins padrão podem ser suficientes. O código REF ajuda a projetar circuitos de acionamento de corrente consistentes.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Retroiluminação de Teclado de Telemóvel

Um projetista usa quatro LEDs da série 57-21 colocados ao longo da borda de uma PCB por baixo de um teclado translúcido. O amplo ângulo de visão de 120 graus garante uma iluminação uniforme em todas as teclas. Os LEDs são acionados em série com uma corrente constante de 18mA (ligeiramente abaixo do típico para prolongar a vida da bateria e reduzir o calor) usando um driver de LED dedicado que inclui controlo de dimmer PWM do processador principal do telemóvel.

Exemplo 2: Indicador de Painel Industrial

Num painel de controlo de fábrica, um LED vermelho 57-21 (da mesma família da série) é emparelhado com um guia de luz de acrílico moldado sob medida para trazer um indicador de estado de "Erro" de uma PCB densamente povoada para uma etiqueta no painel frontal. O pacote de visão lateral encaixa perfeitamente no espaço limitado atrás do painel. O projetista seleciona LEDs de um único bin HUE para garantir que a cor vermelha corresponda a outros indicadores no painel.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado na tecnologia semicondutora de AlGaInP. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Nos materiais de AlGaInP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz) com comprimentos de onda no espectro amarelo, laranja, vermelho e verde, dependendo da composição exata da liga. A cor amarelo-verde (comprimento de onda dominante de 573nm) é alcançada através do controlo cuidadoso das proporções de alumínio, gálio, índio e fósforo durante o crescimento do cristal. A luz emitida é então moldada e direcionada pela lente de epóxi e pela estrutura interna do refletor do pacote para alcançar o ângulo de visão desejado.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs indicadores SMD continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por mA), melhor consistência de cor através de binning mais apertado e maior miniaturização, mantendo ou melhorando o desempenho óptico. Há também uma procura crescente por graus de confiabilidade mais elevados, especialmente para aplicações automotivas e industriais, que podem envolver gamas de temperatura estendidas e testes de confiabilidade mais rigorosos. O fator de forma de visão lateral permanece essencial para a retroiluminação de eletrónicos de consumo e ecrãs automotivos cada vez mais finos. Além disso, a integração com controlo a bordo, como incorporar uma resistência de chip ou um IC simples para operação de corrente constante dentro do pacote, é uma tendência emergente para simplificar o projeto do circuito.