Ficha Técnica de LED Azul Céu PLCC-2 - Pacote 3.2x2.8x1.9mm - Tensão 3.1V - Potência 0.075W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de alta luminosidade, na cor Azul Céu, em um pacote de montagem em superfície PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). O dispositivo é projetado para confiabilidade e desempenho em ambientes exigentes, apresentando um amplo ângulo de visão de 120 graus e uma intensidade luminosa típica de 200 milicandelas (mcd) a uma corrente de acionamento padrão de 10mA. Seu principal alvo de projeto são aplicações no interior automotivo, onde a consistência da cor, durabilidade e conformidade com padrões da indústria são primordiais. O LED é qualificado segundo o padrão AEC-Q101 para componentes automotivos e está em conformidade com as diretivas ambientais RoHS e REACH.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Confiabilidade:Qualificado para uso automotivo AEC-Q101, garantindo desempenho sob condições severas de temperatura e vibração.
• Cor Consistente:Coordenadas de cromaticidade rigidamente controladas (0.16, 0.08) para uma aparência uniforme de azul céu entre lotes de produção.
• Ângulo de Visão Ampla:Padrão de emissão de 120 graus, ideal para iluminação de área e aplicações indicadoras onde a visibilidade de múltiplos ângulos é necessária.
• Proteção Robusta contra ESD:Classificação ESD de 8kV no Modelo do Corpo Humano (HBM) aumenta a robustez no manuseio e montagem.
• Conformidade Ambiental:Atende aos requisitos RoHS e REACH, livre de substâncias perigosas.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

A seção seguinte fornece uma análise detalhada das principais características elétricas, ópticas e térmicas do LED.

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

A tabela abaixo lista os valores mínimos garantidos, típicos e máximos para parâmetros críticos medidos sob condições padrão de teste (T_s=25°C, I_F=10mA, salvo indicação em contrário).

• Corrente Direta (I_F):A corrente operacional recomendada é 10mA, com uma classificação absoluta máxima de 20mA. Uma corrente mínima de 2mA é necessária para operação.
• Intensidade Luminosa (I_V):A saída típica é de 200 mcd, com uma faixa especificada de 112 mcd (Mín.) a 450 mcd (Máx.). A saída real é classificada em bins, conforme detalhado na Seção 4.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 3.1V, variando de 2.75V a 3.75V a 10mA. Este parâmetro possui uma tolerância de medição de ±0.05V.
• Ângulo de Visão (2φ_1/2):Definido como o ângulo total onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico. Este LED possui um ângulo de visão nominal de 120 graus com uma tolerância de ±5 graus.
• Coordenadas de Cromaticidade (CIE x, y):O ponto de cor típico é x=0.16, y=0.08, com uma tolerância apertada de ±0.005 para garantir consistência de cor.

2.2 Características Térmicas

O gerenciamento térmico eficaz é crucial para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED.

• Resistência Térmica (R_thJS):Dois valores são fornecidos: uma medição elétrica de 100 K/W e um valor real (medido) de 130 K/W. O valor real mais alto deve ser usado para um projeto térmico preciso.
• Dissipação de Potência (P_d):A dissipação de potência máxima permitida é de 75 mW.
• Temperatura de Junção (T_J):A temperatura máxima permitida na junção é de 125°C.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):O LED é classificado para operação de -40°C a +110°C, adequado para ambientes automotivos.

3. Especificações Máximas Absolutas

Tensões além destes limites podem causar danos permanentes. O dispositivo não foi projetado para operação com tensão reversa.

• Corrente Direta (I_F): 20 mA (CC)
• Corrente de Surto (I_FM): 300 mA (t_p≤ 10μs, Ciclo de Trabalho 0.005)
• Tensão Reversa (V_R): Não projetado para operação reversa
• Temperatura de Junção (T_J): 125°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg): -40°C a +110°C
• Sensibilidade ESD (HBM): 8 kV
• Temperatura de Soldagem por Refluxo: Pico de 260°C por no máximo 30 segundos

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui vários gráficos que ilustram o comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral e de Radiação

OGráfico de Distribuição Espectral Relativamostra que o LED emite na região do comprimento de onda azul, centrado em aproximadamente 470-490nm, definindo sua cor azul céu. ODiagrama Típico das Características de Radiaçãoconfirma visualmente o padrão de emissão tipo Lambertiano que resulta no ângulo de visão de 120 graus.

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

Este gráfico mostra a relação exponencial típica dos diodos. A tensão direta aumenta com a corrente. Os projetistas usam isso para calcular valores de resistor em série ou requisitos do driver para atingir o ponto de operação desejado (ex.: 10mA a ~3.1V).

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A saída de luz é quase linear com a corrente na faixa de 0-20mA. Acionar o LED acima de 10mA produz brilho proporcionalmente maior, mas aumenta a dissipação de potência e a temperatura de junção, o que deve ser gerenciado.

4.4 Dependência da Temperatura

Dois gráficos-chave ilustram os efeitos da temperatura:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura de Junção:A saída de luz diminui conforme a temperatura aumenta. Na temperatura máxima de junção de 125°C, a saída é aproximadamente 40-50% do seu valor a 25°C.
• Tensão Direta Relativa vs. Temperatura de Junção:A tensão direta possui um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo cerca de 2mV/°C. Isso pode ser usado para monitoramento da temperatura de junção em algumas aplicações.
• Deslocamento de Cromaticidade vs. Temperatura de Junção:As coordenadas de cor (x, y) se deslocam levemente com a temperatura, mas a mudança é mínima dentro da faixa de operação, conforme mostrado pelos pequenos valores Δ no gráfico.

4.5 Derating e Capacidade de Pulso

ACurva de Derating da Corrente Diretadetermina a redução da corrente direta contínua máxima permitida conforme a temperatura do ponto de solda aumenta. Na temperatura máxima ambiente/do ponto de solda de 110°C, a corrente deve ser limitada a 20mA. OGráfico de Capacidade de Manipulação de Pulso Permitidamostra que correntes de pico muito mais altas (até 300mA) podem ser aplicadas por larguras de pulso muito curtas (≤10μs) em ciclos de trabalho baixos, útil para aplicações de multiplexação ou estroboscópicas.

5. Explicação do Sistema de Binning

Para gerenciar variações de produção, os LEDs são classificados em bins com base na intensidade luminosa.

5.1 Binning de Intensidade Luminosa

O dispositivo usa um código de binning alfanumérico (ex.: R1, R2, S1). Cada bin cobre uma faixa específica de intensidade luminosa mínima a máxima, medida em milicandelas (mcd). Para este produto, os bins de saída possíveis são destacados e variam de R1 (112-140 mcd) até T2 (355-450 mcd). O valor típico de 200 mcd está dentro dos bins S1 (180-224 mcd) ou S2 (224-280 mcd). Os projetistas devem especificar o bin necessário ou estar preparados para variação de intensidade dentro da faixa destacada.

5.2 Binning de Cor

Uma estrutura de bin de cor azul céu padrão é referenciada, garantindo que todas as unidades caiam dentro da caixa de tolerância especificada CIE (0.16, 0.08) ±0.005 no diagrama de cromaticidade. Este controle apertado é essencial para aplicações que requerem correspondência de cor entre múltiplos LEDs.

6. Informações Mecânicas e do Pacote

6.1 Dimensões do Pacote

O LED é encapsulado em um pacote padrão de montagem em superfície PLCC-2. As dimensões principais incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3.2mm x 2.8mm e uma altura de 1.9mm. Desenhos mecânicos detalhados devem ser consultados para tolerâncias exatas e projeto do padrão de solda.

6.2 Identificação de Polaridade

O pacote PLCC-2 possui um indicador de polaridade embutido, tipicamente um entalhe ou um canto chanfrado no lado do cátodo (-). A orientação correta é crítica durante a montagem.

6.3 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

Uma recomendação de padrão de solda é fornecida para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica adequada. Seguir este footprint é essencial para obter uma boa formação da junta de solda durante o refluxo e prevenir o efeito "tombstoning".

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com processos padrão de refluxo por infravermelho ou convecção. O perfil especificado inclui uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 30 segundos. O tempo acima de 220°C deve ser controlado. A adesão a este perfil previne danos térmicos ao pacote plástico e ao chip semicondutor.

7.2 Precauções de Uso

• Manuseio ESD:Use precauções padrão contra ESD durante o manuseio e montagem devido à classificação de 8kV HBM.
• Limpeza:Se a limpeza for necessária após a soldagem, use solventes compatíveis que não danifiquem a lente plástica.
• Limitação de Corrente:Sempre opere o LED com um resistor em série ou um driver de corrente constante para evitar exceder a corrente direta máxima, especialmente considerando o coeficiente de temperatura negativo de V_F.

8. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada. Quantidades padrão de carretel são usadas (ex.: 2000 ou 4000 peças por carretel). O número da peça67-11-SB0100L-AMcodifica atributos-chave: provavelmente pacote (67), cor (SB para Azul Céu) e bin de desempenho específico. Os projetistas devem consultar as informações detalhadas de pedido para selecionar o bin de intensidade luminosa correto para sua aplicação.

9. Sugestões de Aplicação

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Automotiva Interior:Iluminação de fundo do painel de instrumentos, iluminação de interruptores, luzes de porta-malas e iluminação ambiente. A qualificação AEC-Q101 e a ampla faixa de temperatura o tornam ideal.
• Eletrônicos de Consumo:Indicadores de status, iluminação de fundo para botões ou painéis em dispositivos que requerem um indicador azul.
• Indicadores Industriais:Luzes de painel ou indicadores de status em máquinas onde um sinal claro e brilhante é necessário.

9.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Use a resistência térmica real (130 K/W) para os cálculos. Certifique-se de que a PCB forneça dissipação de calor adequada, especialmente se operando com correntes acima de 10mA ou em altas temperaturas ambientes. A curva de derating deve ser seguida.
• Acionamento de Corrente:Para saída de luz estável e longa vida útil, use um driver de corrente constante em vez de um simples resistor quando possível, particularmente em ambientes automotivos onde a tensão de alimentação pode variar.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus é muito amplo. Para iluminação focada, uma óptica secundária externa (lente) pode ser necessária.
• Seleção de Bin:Para aplicações que requerem brilho uniforme entre múltiplos LEDs, especifique um bin de intensidade luminosa apertado ou implemente calibração eletrônica de brilho.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a LEDs azuis genéricos, este dispositivo oferece vantagens distintas para aplicações profissionais:

• vs. LEDs Não Automotivos:A qualificação AEC-Q101 envolve testes rigorosos de estresse para choque térmico, umidade e longevidade que LEDs comerciais padrão não passam.
• vs. LEDs com Ângulo de Visão Mais Ampla:Um ângulo de 120 graus oferece excelente visibilidade fora do eixo comparado a dispositivos de ângulo mais estreito, reduzindo o número de LEDs necessários para iluminação de área.
• vs. LEDs com Tolerância de Cor Ampla:A tolerância CIE apertada de ±0.005 garante consistência de cor, o que é crítico em arranjos multi-LED onde a incompatibilidade de cor é visualmente aparente.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 20mA continuamente?

R: Sim, mas apenas se a temperatura do ponto de solda for mantida em ou abaixo de 25°C (conforme a curva de derating). Em uma aplicação real com temperatura ambiente mais alta, você deve reduzir a corrente. Na temperatura máxima de operação de 110°C, a corrente não deve exceder 20mA, que é a especificação absoluta máxima.

P: Qual valor de resistor devo usar para uma fonte de 12V?

R: Para um V_Ftípico de 3.1V a 10mA: R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890 ohms. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 910 ohms) e certifique-se de que a potência nominal do resistor seja suficiente: P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W (um resistor de 1/8W ou 1/4W é adequado).

P: Como a temperatura afeta o brilho?

R: O brilho diminui com o aumento da temperatura de junção. Consulte o gráfico \"Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura de Junção\". Um bom projeto térmico é essencial para manter a saída de luz estável.

P: Este LED é adequado para uso automotivo exterior?

R: Esta ficha técnica especifica aplicações para \"Iluminação automotiva interior\". O uso exterior normalmente requer classificações de proteção contra ingresso (IP) mais altas, especificações de cor diferentes e, frequentemente, construções de pacote diferentes para suportar intempéries, exposição a UV e temperaturas mais extremas. Consulte produtos de LED específicos para grau exterior.

12. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando um painel de seletor de marchas automotivo iluminado com 5 LEDs idênticos azul céu.

Etapas do Projeto:

1. Projeto Elétrico:Supondo uma linha estável de 5V do módulo de controle do corpo do veículo. Alvo I_F= 10mA para equilíbrio entre brilho e longevidade. Calcule o resistor em série: R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω. Use resistores padrão de 200Ω.

2. Análise Térmica:Potência por LED: P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW. Com R_thJS=130 K/W, ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C de aumento acima do ponto de solda. Se a temperatura da PCB do painel atingir 85°C no máximo, T_J≈ 89°C, bem abaixo do limite de 125°C.

3. Óptico/Mecânico:Posicione os LEDs atrás de um painel de acrílico difuso. O ângulo de visão de 120 graus garante iluminação uniforme na superfície do painel sem pontos escuros.

4. Aquisição:Especifique o bin de intensidade luminosa necessário (ex.: S1 ou S2) para garantir que todos os 5 LEDs tenham brilho correspondente. Peça em fita e carretel para montagem automatizada.

13. Introdução ao Princípio de Operação

Este é um diodo emissor de luz (LED) semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua tensão de bandgap (aproximadamente 3.1V para este LED azul) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do chip semicondutor (tipicamente baseado em materiais InGaN para emissão azul). Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas semicondutoras determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O pacote plástico PLCC encapsula o chip, fornece proteção mecânica, incorpora uma lente moldada que modela a saída de luz em um padrão de 120 graus e abriga o quadro de terminais para conexão elétrica.

14. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs como este faz parte de tendências mais amplas na optoeletrônica:

• Aumento da Eficiência:Pesquisas contínuas em ciência dos materiais visam melhorar a eficácia luminosa (lúmens por watt) de LEDs azuis e de outras cores, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Miniaturização:Embora o PLCC-2 seja um pacote padrão, há uma tendência para pacotes menores do tipo chip-scale (CSP) para aplicações de alta densidade, embora muitas vezes à custa do desempenho térmico e facilidade de manuseio.
• Confiabilidade Aprimorada:Padrões como o AEC-Q101 continuam a evoluir, exigindo maior vida útil e desempenho sob condições ainda mais extremas para os mercados automotivo e industrial.
• Soluções Integradas:Uma tendência crescente é a integração do chip LED, do circuito integrado driver e da lógica de controle em pacotes modulares inteligentes únicos, simplificando o projeto para os usuários finais.

Este LED específico representa uma solução madura e altamente confiável, otimizada para um conjunto específico de aplicações exigentes, equilibrando desempenho, custo e fabricabilidade.