Ficha Técnica do LED SMD de Média Potência 67-22ST - Pacote PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Vermelho Longínquo (720-750nm) - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um LED de Média Potência para montagem em superfície (SMD) encapsulado em um pacote PLCC-2. O dispositivo emite luz no espectro do Vermelho Longínquo, utilizando tecnologia de chip AlGaInP. Foi projetado para aplicações que requerem fontes de luz eficientes e compactas com um amplo ângulo de visão.

1.1 Características e Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED incluem sua alta eficiência e perfil de consumo de média potência, tornando-o adequado para um equilíbrio entre desempenho e gestão térmica. O pacote oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus, garantindo uma distribuição de luz abrangente. É construído com materiais ecológicos, sendo livre de chumbo, em conformidade com RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). O produto também segue os padrões de classificação ANSI para categorização de desempenho consistente.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Este LED foi projetado para aplicações de iluminação específicas que se beneficiam dos comprimentos de onda do Vermelho Longínquo. Seus principais casos de uso incluem iluminação decorativa e de entretenimento, onde efeitos de cor específicos são desejados. Uma aplicação significativa é na iluminação agrícola, particularmente na horticultura, pois a luz vermelha longínqua (720-750nm) desempenha um papel crucial na fotomorfogênese das plantas, influenciando processos como germinação de sementes, alongamento do caule e floração. Também é adequado para uso em iluminação geral onde sua saída espectral específica é aplicável.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificados a uma temperatura no ponto de solda (T_Soldagem) de 25°C.

• Corrente Direta (I_F):150 mA - A corrente contínua máxima recomendada para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):300 mA - Aplicável apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 10ms. Exceder a classificação de corrente contínua, mesmo brevemente, pode degradar o LED.
• Dissipação de Potência (P_d):405 mW - A potência máxima que o pacote pode dissipar, calculada a partir de V_F* I_Fe dos limites térmicos.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C - A faixa de temperatura ambiente para operação normal.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Resistência Térmica (R_{th J-S}):50 °C/W - Este parâmetro crítico define o aumento de temperatura da junção do semicondutor para o ponto de solda por watt de potência dissipada. Um valor mais baixo indica uma melhor transferência de calor para fora do chip.
• Temperatura de Junção (T_j):115 °C - A temperatura máxima permitida na própria junção do semicondutor.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo a 260°C por 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos. É sensível à descarga eletrostática (ESD), exigindo procedimentos de manuseio adequados.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são parâmetros de desempenho típicos medidos a T_Soldagem= 25°C e I_F= 150mA, salvo indicação em contrário.

• Potência Radiométrica (Φ_e):80 a 160 mW - O fluxo radiante total (potência óptica) emitido. A tolerância é de ±11%.
• Tensão Direta (V_F):1,8 a 2,7 V - A queda de tensão no LED na corrente especificada. A tolerância é de ±0,1V. Um V_Fmais baixo para uma dada corrente geralmente indica maior eficiência elétrica.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus - O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade máxima (no eixo).
• Corrente Reversa (I_R):10 µA (máx.) a V_R= 5V - LEDs não são projetados para polarização reversa; este parâmetro indica a corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Classificação

O produto é classificado em lotes para garantir consistência. Os projetistas devem selecionar lotes apropriados para os requisitos de sua aplicação.

3.1 Classificação por Potência Radiométrica

Classificado em I_F=150mA. Os códigos C1 a C4 representam faixas crescentes de potência de saída (ex.: C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). A tolerância de ±11% se aplica dentro de cada lote.

3.2 Classificação por Tensão Direta

Classificado em I_F=150mA. Os códigos 25 a 33 representam faixas de tensão em passos de 0,1V, desde 1,8-1,9V (Lote 25) até 2,6-2,7V (Lote 33). A tolerância de ±0,1V se aplica. Selecionar LEDs de um lote de tensão restrito pode simplificar o projeto do driver para matrizes com múltiplos LEDs.

3.3 Classificação por Comprimento de Onda de Pico

Classificado em I_F=150mA. Isto define a saída espectral:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

A tolerância de medição do comprimento de onda dominante/de pico é de ±1nm. Esta classificação precisa é crucial para aplicações como a horticultura, onde fótons com comprimentos de onda específicos desencadeiam diferentes respostas nas plantas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Distribuição Espectral

O gráfico do espectro fornecido mostra uma curva de emissão típica para um LED de Vermelho Longínquo AlGaInP. O pico está dentro da faixa classificada (720-750nm), com uma largura de banda espectral relativamente estreita (largura total à meia altura - FWHM) característica deste material semicondutor, garantindo pureza de cor.

4.2 Tensão Direta vs. Temperatura de Junção (Fig.1)

Esta curva mostra que a tensão direta (V_F) tem um coeficiente de temperatura negativo. À medida que a temperatura de junção (T_j) aumenta de 25°C para 115°C, V_Fdiminui. Esta é uma propriedade fundamental dos diodos semicondutores. Para drivers de corrente constante, isso não é uma grande preocupação, mas deve ser considerado no projeto térmico e para circuitos que usam V_Fcomo um indicador de T_j.

4.3 Potência Radiométrica Relativa vs. Corrente Direta (Fig.2)

A saída óptica é sublinear com a corrente. Embora a saída aumente com a corrente, a eficácia (mW/mA) tipicamente diminui em correntes mais altas devido ao aumento do calor e à queda de eficiência. Operar significativamente abaixo da corrente máxima (ex.: a 100mA em vez de 150mA) pode melhorar a eficácia e a longevidade.

4.4 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura de Junção (Fig.3)

Este gráfico demonstra o "quenching" térmico. À medida que T_jaumenta, a saída radiante diminui. Manter uma baixa temperatura de junção através de uma gestão térmica eficaz (ex.: usando uma PCB com bons "thermal vias" e um dissipador de calor) é fundamental para manter uma saída de luz estável e uma longa vida útil.

4.5 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.4)

Esta é a clássica curva I-V para um diodo, mostrando a relação exponencial. A curva se desloca com a temperatura (como visto na Fig.1). O gráfico fornecido é a T_S=25°C.

4.6 Corrente de Acionamento Máxima vs. Temperatura de Soldagem (Fig.5)

Esta curva de derating é essencial para a confiabilidade. Ela mostra que a corrente direta máxima permitida deve ser reduzida se a temperatura no ponto de soldagem (e, por extensão, na junção) aumentar. Por exemplo, se o ponto de soldagem atingir 100°C, a corrente contínua máxima é significativamente menor que 150mA. Este gráfico é baseado na R_{th J-S}fornecida de 50°C/W.

4.7 Diagrama de Radiação (Fig.6)

O gráfico polar visualiza o ângulo de visão de 120 graus, mostrando a intensidade relativa em diferentes ângulos de 0° (no eixo) a 90°. O padrão parece Lambertiano ou quase Lambertiano, o que é comum para este tipo de pacote com uma cúpula de resina transparente.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote PLCC-2 tem dimensões nominais de 2,0mm (comprimento) x 1,6mm (largura) x 0,7mm (altura). O desenho dimensional especifica características-chave, incluindo as localizações dos terminais do ânodo e cátodo, a lente e as tolerâncias mecânicas (tipicamente ±0,1mm, salvo indicação em contrário). O chip é montado em uma cavidade refletora.

5.2 Identificação da Polaridade

O pacote tem um cátodo marcado (tipicamente indicado por uma tonalidade verde no terminal do cátodo, um entalhe ou um chanfro naquele lado do pacote). A polaridade correta é essencial durante a montagem para evitar danos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é classificado para suportar no máximo 260°C por 10 segundos durante a soldagem por refluxo. É fundamental seguir um perfil que pré-aqueça adequadamente para minimizar o choque térmico, atinja a temperatura de pico necessária para o refluxo da solda e resfrie a uma taxa controlada. O tempo específico acima do líquido (TAL) deve ser controlado de acordo com as especificações do fabricante da pasta de solda.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contato deve ser limitado a 3 segundos por terminal. Use um ferro de baixa potência (ex.: 30W) com uma ponta fina. Aplique calor no terminal da PCB, não diretamente no corpo do LED, e então introduza a solda.

6.3 Armazenamento e Manuseio

Os componentes são sensíveis à umidade (classificação MSL implícita pela embalagem resistente à umidade). Se a bolsa protetora for aberta ou o limite de tempo de exposição for excedido, é necessário um processo de "baking" antes do refluxo para evitar danos por "popcorning". Sempre manuseie com precauções contra ESD.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e do Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em carretéis. As dimensões do carretel, o espaçamento dos compartimentos (passo) e a largura da fita são especificadas para serem compatíveis com equipamentos padrão de pick-and-place para SMD. Cada carretel contém 4000 unidades.

7.2 Embalagem Resistente à Umidade

Os carretéis são selados dentro de uma bolsa de alumínio à prova de umidade com dessecante para manter um ambiente seco e atender aos requisitos do Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL).

7.3 Explicação do Rótulo

O rótulo do carretel contém informações-chave: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY) e os códigos de lote específicos para Classificação de Intensidade Luminosa (CAT), Classificação de Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Classificação de Tensão Direta (REF), juntamente com o Número do Lote (LOT No).

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Gestão Térmica

Dada a R_{th J-S}de 50°C/W, um dissipador de calor eficaz é imprescindível para uma operação confiável na corrente total. Use uma PCB com um "thermal pad" dedicado conectado ao caminho térmico do LED (frequentemente o terminal do cátodo) e empregue "thermal vias" para transferir calor para planos de terra internos ou um dissipador externo. A curva de derating (Fig.5) deve ser usada para determinar a corrente operacional máxima segura para a resistência térmica específica da sua placa.

8.2 Acionamento Elétrico

Sempre acione LEDs com uma fonte de corrente constante, não de tensão constante. Isso garante uma saída de luz estável e protege o LED da fuga térmica. O driver deve ser classificado para a faixa de tensão direta do lote selecionado (1,8-2,7V) na corrente operacional desejada. Considere implementar modulação por largura de pulso (PWM) para dimerização, a fim de evitar a mudança de cor que pode ocorrer com dimerização analógica (redução de corrente).

8.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 120 graus pode exigir ópticas secundárias (lentes, refletores) se um feixe mais focado for necessário. A resina transparente permite uma alta extração de luz. Para aplicações de horticultura, garanta que o projeto do luminário forneça um fluxo de fótons de Vermelho Longínquo uniforme na área-alvo, frequentemente em combinação com outros comprimentos de onda (ex.: vermelho profundo 660nm, azul).

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

A ficha técnica lista um conjunto abrangente de testes de confiabilidade realizados com um nível de confiança de 90% e uma Tolerância Percentual de Lotes Defeituosos (LTPD) de 10%. Os testes incluem:

• Resistência ao Calor da Solda (260°C/10s, 3x)
• Ciclagem de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Vida Útil em Alta Temperatura/Umidade (85°C/85% UR, 1000hrs)
• Testes de Armazenamento e Vida Útil em Alta/Baixa Temperatura
• Testes de Pulso e Choque Térmico

Estes testes validam a robustez da construção do pacote, das ligações de fio e da integridade do semicondutor sob várias tensões ambientais.

10. Princípios Técnicos e Tendências

10.1 Princípio de Operação

Este LED é baseado em um semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons. A energia específica da banda proibida da liga AlGaInP determina o comprimento de onda emitido, neste caso, na faixa de 720-750nm do Vermelho Longínquo. O pacote PLCC-2 fornece proteção ambiental, uma lente primária para extração de luz e um caminho térmico.

10.2 Contexto e Tendências da Indústria

LEDs de Média Potência como este preenchem um nicho entre os LEDs indicadores de baixa potência e os LEDs de iluminação de alta potência. Eles oferecem um bom compromisso entre custo, eficácia (lm/W ou mW/W) e facilidade de gestão térmica. A demanda por LEDs de Vermelho Longínquo cresceu significativamente com a expansão da agricultura em ambiente controlado (CEA) e da iluminação horticultural, onde "receitas" de luz específicas são usadas para otimizar o crescimento, rendimento e qualidade das plantas. A pesquisa continua para melhorar a eficiência quântica externa (EQE) e a confiabilidade dos LEDs AlGaInP, particularmente no gerenciamento da queda de eficiência e na manutenção do desempenho em temperaturas elevadas.