Especificação de LED SMD Tri-Cor Branco Difuso - Pacote 3.5x3.2x1.9mm - Tensão 1.8-3.7V - Potência 0.56-0.89W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED tri-cor de alto desempenho para montagem superficial. O dispositivo integra chips semicondutores Vermelho, Verde e Azul dentro de um único pacote com lente branca difusa, permitindo a criação de uma ampla gama de cores através da operação individual ou combinada. Projetado para processos de montagem automatizados, é ideal para aplicações com restrições de espaço que requerem indicação de estado, retroiluminação ou iluminação simbólica.

1.1 Vantagens Principais

• Conformidade com as normas ambientais RoHS.
• Embalado em fita de 12mm para bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatível com equipamentos de pick-and-place de alta velocidade.
• Footprint de pacote EIA padronizado garante compatibilidade de projeto.
• Níveis de acionamento compatíveis com Circuitos Integrados (C.I.).
• Resiste aos processos de soldagem por reflow infravermelho, adequado para montagem sem chumbo.
• Pré-condicionado para os padrões de sensibilidade à umidade JEDEC Nível 3 para maior confiabilidade.

1.2 Mercados-Alvo

Este componente é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrónicos, incluindo, mas não se limitando a dispositivos de telecomunicações (telefones sem fio/celulares), computação portátil (notebooks), sistemas de rede, eletrodomésticos, painéis de controlo industrial e aplicações de sinalização interna onde é necessária indicação ou iluminação multicolor.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Todas as especificações são definidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Exceder estes limites pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):Varia conforme a cor: Verde: 740 mW, Vermelho: 560 mW, Azul: 888 mW. Este parâmetro define a potência máxima que o LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):Medida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Verde/Vermelho: 400 mA, Azul: 500 mA.
• Corrente Direta Contínua (I_F):A corrente DC máxima permitida. Verde/Vermelho: 200 mA, Azul: 240 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.

2.2 Características Térmicas

A gestão térmica é crítica para o desempenho e longevidade do LED.

• Temperatura Máxima da Junção (T_j):Verde/Azul: 125°C, Vermelho: 115°C. O chip semicondutor não deve exceder esta temperatura.
• Resistência Térmica, Junção-Ambiente (R_θJA):Verde: 70 °C/W, Vermelho/Azul: 40 °C/W. Este valor indica a eficácia com que o calor é transferido do chip para o ar circundante. Um valor mais baixo significa melhor desempenho térmico. O valor mais alto para o chip verde pode exigir um projeto térmico mais cuidadoso em aplicações de alta potência.

2.3 Características Elétricas e Ópticas

Medidas a Ta=25°C sob correntes de teste especificadas (Vermelho: 150mA, Verde/Azul: 120mA).

• Intensidade Luminosa (I_v):O brilho percebido. Verde: 8000-17000 mcd, Vermelho: 5500-13000 mcd, Azul: 1500-3200 mcd. O olho humano é menos sensível à luz azul, resultando em valores de mcd mais baixos para uma potência radiante semelhante.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 120 graus. Este ângulo amplo, facilitado pela lente difusa, proporciona uma saída de luz uniforme e não direcional, adequada para iluminação de painéis.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Define a cor percebida. Verde: 515-530 nm, Vermelho: 615-630 nm, Azul: 448-463 nm.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. Tipicamente: Verde: 521 nm, Vermelho: 631 nm, Azul: 445 nm.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):A largura de banda da luz emitida. Tipicamente: Verde: 30 nm, Vermelho: 20 nm, Azul: 25 nm.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED na corrente de teste. Verde/Azul: 2.7-3.7 V, Vermelho: 1.8-2.8 V. O chip vermelho, tipicamente baseado em AlInGaP, tem um bandgap mais baixo e, portanto, uma tensão direta mais baixa do que os chips verde e azul baseados em InGaN.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 μA a V_R=5V. Este dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros ópticos chave para garantir a consistência de cor e brilho dentro de um lote de produção.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Unidades: mcd @ correntes de teste especificadas. Cada código de bin (L1-L8) define uma faixa mínima/máxima para cada cor. Por exemplo, o bin L1 para Verde cobre 8000-12000 mcd, enquanto o L5 cobre 12000-17000 mcd. A tolerância dentro de cada bin de intensidade é de +/-11%.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Unidades: nm @ correntes de teste especificadas. Os códigos de bin D1-D9 definem faixas estreitas de comprimento de onda para cada cor (ex., D1 para Verde: 515-520 nm, D7: 525-530 nm). A tolerância para cada bin de comprimento de onda dominante é de +/- 1 nm, permitindo uma correspondência de cores precisa.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda (Espectro)

As curvas de distribuição espectral mostram picos distintos e relativamente estreitos para cada chip de cor, confirmando a pureza das emissões vermelha, verde e azul. Os valores de largura a meia altura indicam a pureza espectral, sendo o vermelho o mais estreito.

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

As curvas I-V demonstram a relação exponencial típica dos díodos. As curvas para Verde e Azul estão alinhadas devido ao seu sistema de material InGaN semelhante e bandgap mais alto, enquanto a curva Vermelha é deslocada para tensões mais baixas.

4.3 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente (Curva de Derating)

Este gráfico mostra a corrente direta contínua máxima permitida diminuindo à medida que a temperatura ambiente aumenta. Este derating é essencial para evitar que a temperatura da junção exceda a sua especificação máxima. As curvas diferem ligeiramente entre as cores devido a variações na resistência térmica e na temperatura máxima da junção.

4.4 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A saída de luz aumenta com a corrente, mas exibe um comportamento sublinear em correntes mais altas, principalmente devido a efeitos térmicos e à queda de eficiência. Isto destaca a importância de acionar o LED dentro da sua faixa especificada para eficiência e vida útil ótimas.

4.5 Distribuição Espacial (Padrão de Ângulo de Visão)

O diagrama polar confirma o padrão de emissão tipo Lambertiano com um ângulo de visão total de aproximadamente 120 graus, característico de uma lente difusa que espalha a luz para criar uma iluminação ampla e uniforme.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote SMD mede aproximadamente 3.5mm (C) x 3.2mm (L) x 1.9mm (A). Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.2mm, salvo indicação em contrário. Um desenho dimensional detalhado deve ser consultado para o layout exato dos pads e áreas de exclusão.

5.2 Atribuição dos Terminais (Pinagem)

O pacote de 6 terminais atribui ânodos e cátodos individuais para cada chip de cor: Terminais 1 & 6: Azul, Terminais 2 & 5: Vermelho, Terminais 3 & 4: Verde. Esta configuração permite o controlo independente de cada cor.

5.3 Pad Recomendado para Fixação na PCB

É fornecido um desenho de land pattern para garantir uma soldagem adequada, estabilidade mecânica e condução térmica ótima para longe do LED. Seguir esta recomendação é crucial para o rendimento da montagem e para a fiabilidade a longo prazo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Reflow IR Recomendado

É especificado um perfil detalhado de soldagem por reflow compatível com J-STD-020B para processos sem chumbo. Este perfil inclui fases de pré-aquecimento, estabilização, reflow (temperatura de pico) e arrefecimento com limites de tempo e temperatura definidos para evitar danos térmicos ao pacote do LED e ao chip interno.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, recomenda-se apenas imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi ou o pacote.

6.3 Condições de Armazenamento

Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). Os componentes têm uma vida útil de um ano no saco à prova de humidade com dessecante.
Embalagem Aberta:Para componentes removidos do seu saco selado, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% de HR. Recomenda-se completar o reflow IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição. Para armazenamento mais longo, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de nitrogénio.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 12mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. A quantidade padrão por bobina é de 1500 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. A embalagem está em conformidade com as especificações EIA-481-1-B.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada canal de cor requer um resistor limitador de corrente em série com o LED. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fe I_Fsão a tensão direta e a corrente alvo para a cor específica. Microcontroladores ou CIs dedicados para acionamento de LEDs podem ser usados para dimerização PWM ou mistura de cores.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Garanta área de cobre adequada na PCB (pads térmicos) e possível ventilação para gerir a dissipação de calor, especialmente para o canal verde que tem maior resistência térmica.
• Acionamento de Corrente:Não exceda a corrente direta DC máxima absoluta. Para uma vida útil prolongada e saída de cor estável, considere operar abaixo da especificação máxima.
• Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado como sensível, são recomendadas as precauções padrão de manuseio ESD para dispositivos semicondutores durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED tri-cor em pacote branco difuso oferece vantagens chave:

• Solução Integrada:Combina três cores discretas num único pacote, economizando espaço na PCB e simplificando a montagem em comparação com o uso de três LEDs separados.
• Capacidade de Mistura de Cores:Permite a geração de cores secundárias (amarelo, ciano, magenta) e branco através do controlo independente da intensidade de cada chip de cor primária.
• Aparência Uniforme:A lente branca difusa mistura a luz dos chips individuais quando vista fora do eixo, proporcionando uma aparência consistente, branco-leitosa quando apagado, e um brilho colorido uniforme quando iluminado.
• Alto Brilho:Oferece alta intensidade luminosa em todas as três cores, adequada para aplicações que requerem boa visibilidade mesmo em condições bem iluminadas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar todas as três cores simultaneamente na sua corrente máxima?

Não. A dissipação total de potência deve ser considerada. Acionar simultaneamente Vermelho (150mA @ ~2.3V = 345mW), Verde (120mA @ ~3.2V = 384mW) e Azul (120mA @ ~3.2V = 384mW) resultaria numa dissipação interna total de aproximadamente 1113mW, o que excede a especificação máxima de dissipação de potência para qualquer chip individual (888mW máx. para Azul) e causaria superaquecimento severo. O projeto térmico deve considerar o calor combinado de todos os chips ativos.

10.2 Por que a tensão direta é diferente para cada cor?

A tensão direta é determinada pela energia do bandgap do material semicondutor. Os LEDs vermelhos normalmente usam AlInGaP, que tem um bandgap mais baixo (~1.9-2.0 eV), resultando num V_Fmais baixo. Os LEDs Verde e Azul usam InGaN com bandgaps mais altos (~2.4 eV para Verde, ~2.7 eV para Azul), levando a um V_F.

mais alto.

10.3 Como consigo luz branca com este LED?

A luz branca pode ser criada misturando a luz vermelha, verde e azul em intensidades apropriadas. Este é um processo de mistura aditiva de cores. As proporções específicas (que dependem do binning dos chips individuais e do ponto de branco alvo, ex., branco frio, branco quente) devem ser calibradas através de controlo PWM ou níveis de corrente ajustados para cada canal.

11. Caso de Uso PráticoCenário: Indicador de Estado para um Router de Rede:

Um único LED tri-cor pode substituir três LEDs monocromáticos para indicar múltiplos estados do dispositivo: Verde fixo para "Operação Normal", Azul intermitente para "Transferência de Dados" e Vermelho fixo para "Erro/Falha". Isto simplifica o design do painel frontal, reduz a contagem de componentes e permite uma estética mais limpa com uma única abertura iluminada que muda de cor.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia do bandgap do material semicondutor utilizado. Neste dispositivo, três chips semicondutores separados (Vermelho: AlInGaP, Verde/Azul: InGaN) estão alojados juntos. A lente de epóxi branca difusa encapsula os chips, tanto para proteção como para espalhar a luz emitida, criando um ângulo de visão amplo e uniforme.

13. Tendências Tecnológicas