Índice
- 1. Visão Geral do Produto
- 1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo
- 2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos
- 2.1 Valores Máximos Absolutos
- 2.2 Características Elétricas e Ópticas
- 3. Explicação do Sistema de Binning
- 3.1 Binning de Tensão Direta (Vf)
- 3.2 Binning de Intensidade Luminosa (Iv)
- 3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Wd)
- 4. Análise de Curvas de Desempenho
- 4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)
- 4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta
- 4.3 Dependência da Temperatura
- 5. Informações Mecânicas e de Embalagem
- 5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade
- 5.2 Layout Recomendado para os Terminais na PCB
- 6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
- 6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR
- 6.2 Soldagem Manual
- 6.3 Condições de Armazenamento e Manuseio
- 6.4 Limpeza
- 7. Considerações de Projeto para Aplicação
- 7.1 Método de Acionamento
- 7.2 Gerenciamento Térmico
- 7.3 Precauções na Aplicação
- 8. Especificações de Embalagem e Bobina
- 9. Comparação e Diferenciação Técnica
- 10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)
- 10.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?
- 10.2 Posso acionar este LED continuamente a 30mA?
- 10.3 Por que há um limite de tempo rigoroso para o refluxo após abrir a embalagem?
- 11. Estudo de Caso de Projeto e Uso
- 12. Princípio de Funcionamento
1. Visão Geral do Produto
Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) que utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir uma luz amarela difusa. Projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB), este componente é caracterizado por sua pegada minúscula, sendo adequado para aplicações com espaço limitado em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos.
1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo
As principais vantagens deste LED incluem sua conformidade com as diretivas de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), compatibilidade com equipamentos automatizados de pick-and-place e adequação para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR). Ele é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a fabricação em grande volume. O dispositivo é pré-condicionado para os padrões de sensibilidade à umidade JEDEC Nível 3. Suas aplicações-alvo abrangem infraestrutura de telecomunicações, equipamentos de automação de escritório, eletrodomésticos, painéis de controle industrial e sinalização interna. Usos específicos incluem indicadores de status, iluminação simbólica e retroiluminação de painéis frontais.
2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos
Uma compreensão abrangente dos limites operacionais e do desempenho do dispositivo em condições padrão é crítica para um projeto de circuito confiável.
2.1 Valores Máximos Absolutos
Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
- Dissipação de Potência (Pd):72 mW. Esta é a potência máxima permitida que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
- Corrente Direta de Pico (IF(pico)):80 mA. Esta corrente é permitida apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms.
- Corrente Direta Contínua (IFF):
- 30 mA DC. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua.Faixa de Temperatura de Operação:
- -40°C a +85°C.Faixa de Temperatura de Armazenamento:
-40°C a +100°C.
2.2 Características Elétricas e ÓpticasFEstes parâmetros definem o desempenho típico do dispositivo em condições normais de operação, medidos a Ta=25°C e uma corrente de teste (I
- FV) de 20mA, salvo indicação em contrário.Intensidade Luminosa (I
- v):Varia de um mínimo de 140,0 mcd a um máximo de 450,0 mcd. O valor típico está dentro desta faixa. A intensidade é medida usando uma combinação de sensor e filtro que aproxima a curva de resposta do olho fotópico (CIE).Ângulo de Visão (2θ
- 1/2P):120 graus (típico). Este amplo ângulo de visão, definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial, é resultado da lente difusa, proporcionando um padrão de iluminação amplo e uniforme adequado para aplicações de indicador.
- Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λdp):
- Aproximadamente 592 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência atinge seu máximo.Comprimento de Onda Dominante (λ
- dF):Especificado entre 584,5 nm e 594,5 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para definir a cor (amarelo) e é derivado das coordenadas de cromaticidade CIE.
- Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):RAproximadamente 15 nm (típico). Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.Tensão Direta (VRF
):
Varia de 1,8 V (mín.) a 2,4 V (máx.) a 20mA. O valor típico está dentro desta faixa. Este parâmetro é crucial para o projeto do driver e seleção da fonte de alimentação.
Corrente Reversa (IfR
):FMáximo de 10 μA quando uma tensão reversa (V
- R) de 5V é aplicada. É fundamental observar que o dispositivo não foi projetado para operação sob polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.
- 3. Explicação do Sistema de BinningPara garantir consistência na produção e permitir que os projetistas selecionem LEDs com características agrupadas de forma restrita, os dispositivos são classificados em bins com base em parâmetros-chave.
- 3.1 Binning de Tensão Direta (VF
)VAs unidades estão em Volts (V) medidos a I
FF= 20mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,1V.
- Bin D2:1,8V (Mín.) a 2,0V (Máx.)
- Bin D3:2,0V (Mín.) a 2,2V (Máx.)
- Bin D4:2,2V (Mín.) a 2,4V (Máx.)
- 3.2 Binning de Intensidade Luminosa (Iv
- )As unidades estão em milicandelas (mcd) medidos a I
Fd= 20mA. A tolerância em cada bin é de ±11%.
Bin R2:F140,0 mcd a 180,0 mcd
- Bin S1:180,0 mcd a 224,0 mcd
- Bin S2:224,0 mcd a 280,0 mcd
- Bin T1:280,0 mcd a 355,0 mcd
- Bin T2:355,0 mcd a 450,0 mcd
3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante (W
d
)
As unidades estão em nanômetros (nm) medidos a IFFF= 20mA. A tolerância para cada bin é de ±1nm.dBin H:F584,5 nm a 587,0 nmFBin J:
587,0 nm a 589,5 nm
Bin K:V589,5 nm a 592,0 nmFBin L:
592,0 nm a 594,5 nm
4. Análise de Curvas de Desempenho
A ficha técnica inclui curvas características típicas que ilustram a relação entre vários parâmetros. Estas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.
4.1 Característica Corrente vs. Tensão (I-V)
Esta curva mostra a relação entre a tensão direta (V
F
) e a corrente direta (I
F
). Para LEDs de AlInGaP, esta curva é tipicamente exponencial. Os projetistas a usam para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada e para calcular a dissipação de potência (P
d
- = VF
- * IF
- ).4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta
- Este gráfico descreve como a saída de luz (Iv
) varia com a corrente de acionamento (I
F
). A relação é geralmente linear dentro da faixa de operação recomendada, mas saturará em correntes mais altas. É crucial para projetar circuitos onde o controle de brilho via corrente é necessário.
- 4.3 Dependência da TemperaturaCurvas mostrando a variação da tensão direta e da intensidade luminosa com a temperatura ambiente são tipicamente incluídas. A intensidade luminosa geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, enquanto a tensão direta diminui. Esta informação é vital para aplicações que operam em ambientes de temperatura extrema.
- 5. Informações Mecânicas e de Embalagem5.1 Dimensões da Embalagem e Polaridade
O dispositivo está em conformidade com um contorno de embalagem SMD padrão da indústria. Desenhos mecânicos detalhados especificam o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e tolerâncias gerais (tipicamente ±0,2mm). A embalagem apresenta uma lente difusa para alcançar o ângulo de visão especificado de 120 graus. A polaridade é indicada por uma marca de cátodo ou por uma geometria específica do terminal na pegada do dispositivo.
5.2 Layout Recomendado para os Terminais na PCB
- Um projeto de padrão de terminais é fornecido para garantir soldagem confiável e gerenciamento térmico adequado. Isto inclui as dimensões e espaçamento recomendados para os terminais de solda, para evitar pontes de solda e garantir uma forte ligação mecânica durante os processos de refluxo.6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
- 6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IRÉ fornecido um perfil de temperatura sugerido em conformidade com J-STD-020B para processos de soldagem sem chumbo (Pb-free). Os parâmetros-chave incluem:
- Temperatura de Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
Tempo de Pré-aquecimento:
Máximo de 120 segundos.
Temperatura de Pico:
Máximo de 260°C.
Tempo Acima do Líquidus:FMáximo de 10 segundos (recomenda-se não exceder dois ciclos de refluxo).
É enfatizado que o perfil ideal depende do projeto específico da PCB, da pasta de solda e do forno, e deve ser caracterizado de acordo.
6.2 Soldagem Manual
Se a soldagem manual for necessária, os seguintes limites devem ser observados:
Temperatura do Ferro de Solda:
Máximo de 300°C.
Tempo de Soldagem:
Máximo de 3 segundos por junta. Isto deve ser realizado apenas uma vez.
6.3 Condições de Armazenamento e ManuseioFO armazenamento adequado é crítico para evitar a absorção de umidade, que pode causar "estouro" (rachadura da embalagem) durante o refluxo.VEmbalagem Selada:dArmazenar a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR). Usar dentro de um ano.
Embalagem Aberta:
Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. Os componentes devem ser submetidos a refluxo dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição. Para armazenamento mais longo, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogênio.
Secagem:PSe expostos por mais de 168 horas, secar a aproximadamente 60°C por pelo menos 48 horas antes da montagem para remover a umidade.d6.4 Limpeza
Se a limpeza pós-soldagem for necessária, use apenas solventes especificados. Recomenda-se imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a embalagem do LED.
7. Considerações de Projeto para Aplicação
7.1 Método de Acionamento
LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, eles devem ser conectados em série com um resistor limitador de corrente ou, preferencialmente, acionados por uma fonte de corrente constante. Não é recomendado conectar LEDs diretamente em paralelo devido às variações na tensão direta (V
F
), o que pode levar a um desequilíbrio significativo de corrente e brilho desigual.7.2 Gerenciamento Térmico
Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (72mW máx.), o projeto térmico adequado na PCB ainda é importante, especialmente ao operar em altas temperaturas ambientes ou próximo da corrente máxima. Temperatura excessiva da junção reduzirá a saída luminosa e encurtará a vida útil do dispositivo. Garantir uma área de cobre adequada ao redor dos terminais de solda auxilia na dissipação de calor.
7.3 Precauções na Aplicação
Este produto destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comerciais e industriais padrão. Consulta especial é necessária para aplicações que exigem confiabilidade excepcional ou onde a falha possa comprometer a segurança, como em sistemas de aviação, suporte à vida médico ou controle de transporte. Os projetistas devem aderir a todos os valores máximos absolutos e condições operacionais recomendadas.
8. Especificações de Embalagem e Bobina
Terminologia de Especificação LED
Explicação completa dos termos técnicos LED
Desempenho Fotoeletrico
| Termo | Unidade/Representação | Explicação Simples | Por Que Importante |
|---|---|---|---|
| Eficácia Luminosa | lm/W (lumens por watt) | Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente. | Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade. |
| Fluxo Luminoso | lm (lumens) | Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho". | Determina se a luz é brilhante o suficiente. |
| Ângulo de Visão | ° (graus), ex., 120° | Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe. | Afeta o alcance de iluminação e uniformidade. |
| CCT (Temperatura de Cor) | K (Kelvin), ex., 2700K/6500K | Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios. | Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados. |
| CRI / Ra | Sem unidade, 0–100 | Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom. | Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus. |
| SDCM | Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos" | Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente. | Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs. |
| Comprimento de Onda Dominante | nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho) | Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos. | Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes. |
| Distribuição Espectral | Curva comprimento de onda vs intensidade | Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda. | Afeta a reprodução de cor e qualidade. |
Parâmetros Elétricos
| Termo | Símbolo | Explicação Simples | Considerações de Design |
|---|---|---|---|
| Tensão Direta | Vf | Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida". | A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série. |
| Corrente Direta | If | Valor de corrente para operação normal do LED. | Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil. |
| Corrente de Pulsação Máxima | Ifp | Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash. | A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos. |
| Tensão Reversa | Vr | Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura. | O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão. |
| Resistência Térmica | Rth (°C/W) | Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor. | Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte. |
| Imunidade ESD | V (HBM), ex., 1000V | Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável. | Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis. |
Gerenciamento Térmico e Confiabilidade
| Termo | Métrica Chave | Explicação Simples | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de Junção | Tj (°C) | Temperatura operacional real dentro do chip LED. | Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor. |
| Depreciação do Lúmen | L70 / L80 (horas) | Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial. | Define diretamente a "vida de serviço" do LED. |
| Manutenção do Lúmen | % (ex., 70%) | Porcentagem de brilho retida após o tempo. | Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo. |
| Deslocamento de Cor | Δu′v′ ou elipse MacAdam | Grau de mudança de cor durante o uso. | Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação. |
| Envelhecimento Térmico | Degradação do material | Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo. | Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto. |
Embalagem e Materiais
| Termo | Tipos Comuns | Explicação Simples | Características e Aplicações |
|---|---|---|---|
| Tipo de Pacote | EMC, PPA, Cerâmica | Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica. | EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa. |
| Estrutura do Chip | Frontal, Flip Chip | Arranjo dos eletrodos do chip. | Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência. |
| Revestimento de Fósforo | YAG, Silicato, Nitreto | Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco. | Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz. | Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz. |
Controle de Qualidade e Classificação
| Termo | Conteúdo de Binning | Explicação Simples | Propósito |
|---|---|---|---|
| Bin de Fluxo Luminoso | Código ex. 2G, 2H | Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx. | Garante brilho uniforme no mesmo lote. |
| Bin de Tensão | Código ex. 6W, 6X | Agrupado por faixa de tensão direta. | Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema. |
| Bin de Cor | Elipse MacAdam de 5 passos | Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita. | Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente. | Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena. |
Testes e Certificação
| Termo | Padrão/Teste | Explicação Simples | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Teste de manutenção do lúmen | Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho. | Usado para estimar vida do LED (com TM-21). |
| TM-21 | Padrão de estimativa de vida | Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80. | Fornece previsão científica de vida. |
| IESNA | Sociedade de Engenharia de Iluminação | Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos. | Base de teste reconhecida pela indústria. |
| RoHS / REACH | Certificação ambiental | Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio). | Requisito de acesso ao mercado internationalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificação de eficiência energética | Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação. | Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade. |