Ficha Técnica do LED Vermelho SMD PLCC-2 G67-21S/R3C - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um LED de média potência do tipo dispositivo de montagem em superfície (SMD) que utiliza um encapsulamento PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). O dispositivo é projetado com um chip semicondutor de AlGaInP para emitir luz vermelha, encapsulado em uma resina transparente. Caracteriza-se por um fator de forma compacto, alta eficiência adequada à sua classe de potência e um amplo ângulo de visão, tornando-o um componente versátil para diversas aplicações de iluminação. O produto adere a rigorosos padrões ambientais, sendo livre de chumbo (Pb-free), em conformidade com o regulamento REACH da UE e classificado como livre de halogênios, com teor de bromo e cloro mantido abaixo dos limites especificados.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob uma temperatura de soldagem de referência de 25°C. A corrente direta contínua máxima (I_F) é classificada em 150 mA, com uma corrente direta de pico (I_FP) de 300 mA permitida sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 10ms). A dissipação de potência máxima (P_d) é de 435 mW. A resistência térmica junção-ponto de solda (R_{th J-S}) é de 50 °C/W, o que é crítico para o projeto de gerenciamento térmico. A temperatura máxima permitida da junção (T_j) é de 115°C. A faixa de temperatura de operação varia de -40°C a +85°C, com uma faixa de temperatura de armazenamento de -40°C a +100°C. O dispositivo possui uma capacidade de suportar descarga eletrostática (ESD) de 2000V (Modelo do Corpo Humano), embora o manuseio com precauções apropriadas de ESD seja obrigatório. Os parâmetros de soldagem são especificados para processos de refluxo (260°C por 10 segundos) e soldagem manual (350°C por 3 segundos).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas em T_soldagem= 25°C e I_F= 150 mA, os principais parâmetros de desempenho são definidos. O fluxo luminoso (Φ_v) tem uma faixa típica de 15,0 a 24,0 lúmens, com uma tolerância declarada de ±11%. A tensão direta (V_F) varia de 1,8V a 2,9V, com uma tolerância de fabricação mais restrita de ±0,1V. O dispositivo oferece um amplo ângulo de visão (2θ_1/2) de 120 graus. A corrente reversa máxima (I_R) é de 50 µA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins para garantir consistência nos parâmetros-chave, permitindo um projeto e casamento de cores precisos.

3.1 Bins de Potência Radiométrica (Fluxo Luminoso)

A saída de fluxo luminoso é categorizada em bins denotados por códigos como L6, L7, L8, L9, M3 e M4. Cada bin define um valor mínimo e máximo de fluxo em I_F=150mA, por exemplo, o bin L6 cobre 15-16 lm, enquanto o bin M4 cobre 21-24 lm. A tolerância de ±11% se aplica dentro de cada bin.

3.2 Bins de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em bins usando códigos de dois dígitos de 25 a 35. Cada código representa um passo de 0,1V, por exemplo, o bin 25 cobre 1,8-1,9V, o bin 26 cobre 1,9-2,0V, e assim por diante até o bin 35 cobrindo 2,8-2,9V. A tolerância de fabricação é de ±0,1V por bin.

3.3 Bins de Comprimento de Onda Dominante

O ponto de cor é controlado através de bins de comprimento de onda dominante. Os bins disponíveis são O54 (615-620 nm), R51 (620-625 nm) e R52 (625-630 nm), definindo o tom específico de vermelho emitido. A tolerância de medição para o comprimento de onda dominante/de pico é de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

4.1 Distribuição Espectral

Um gráfico mostra a intensidade luminosa relativa versus comprimento de onda, típico para um LED vermelho de AlGaInP, com um pico na faixa de 620-660 nm e uma largura espectral definida.

4.2 Tensão Direta vs. Temperatura de Junção

A Figura 1 traça a variação da tensão direta em função da temperatura da junção. A curva normalmente mostra um coeficiente negativo, significando que V_Fdiminui à medida que T_jaumenta, o que é um fator crítico para o projeto de drivers de corrente constante.

4.3 Potência Radiométrica Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 2 demonstra a relação sublinear entre a saída de luz (potência radiométrica relativa) e a corrente direta. A saída aumenta com a corrente, mas com retornos decrescentes em correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos.

4.4 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção

A Figura 3 mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Este derating térmico é essencial para prever o desempenho em aplicações reais onde a dissipação de calor pode ser limitada.

4.5 Corrente Direta vs. Tensão Direta & Derating Térmico

A Figura 4 descreve a curva I-V padrão. A Figura 5 é crucial para a confiabilidade, mostrando a corrente direta máxima permitida como uma função da temperatura de soldagem, garantindo que o dispositivo não seja sobrecarregado durante a operação após a montagem.

4.6 Padrão de Radiação

A Figura 6 apresenta um diagrama de radiação polar, confirmando o ângulo de visão de 120° (onde a intensidade cai para 50% do valor axial) e o padrão de emissão simétrico semelhante a Lambertiano típico de encapsulamentos PLCC de visão superior.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O encapsulamento PLCC-2 tem dimensões nominais de 3,0 mm de comprimento, 2,8 mm de largura e uma altura de 1,9 mm. Um desenho dimensionado detalhado especifica as localizações dos terminais, tolerâncias gerais (±0,1 mm salvo indicação em contrário) e a estrutura da lente. O design de visão superior indica que a luz é emitida perpendicularmente ao plano de montagem.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente identificado por um marcador visual no encapsulamento, como um entalhe, um ponto ou um canto cortado na lente ou no corpo, conforme indicado no desenho dimensional. A orientação correta da polaridade é essencial durante a montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O perfil de soldagem por refluxo recomendado atinge um pico de 260°C por uma duração de 10 segundos. Este é um requisito padrão do processo sem chumbo (SnAgCu). A soldagem manual, se necessária, deve ser limitada a 350°C por não mais que 3 segundos por terminal, usando um ferro de solda aterrado.

6.2 Condições de Armazenamento

Os componentes são embalados em sacos de barreira sensíveis à umidade com dessecante. Antes de o saco ser aberto, os LEDs devem ser armazenados a 30°C ou menos e 90% de umidade relativa ou menos. Uma vez aberto, os componentes devem ser usados dentro de um prazo especificado ou submetidos a um processo de secagem (bake-out) de acordo com os procedimentos do Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) para evitar o efeito "popcorn" durante o refluxo.

6.3 Precauções de Uso

Proteção contra Sobrecorrente:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante é obrigatório. Um pequeno aumento na tensão direta pode causar um grande aumento, potencialmente destrutivo, na corrente devido à característica exponencial I-V do diodo.
Precauções contra ESD:O dispositivo é sensível à descarga eletrostática. Use estações de trabalho, pulseiras e embalagens seguras contra ESD durante o manuseio e montagem.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada pick-and-place. A largura da fita, dimensões dos compartimentos e passo dos furos de arrasto são especificados. Cada carretel contém 4000 peças. As dimensões do carretel (diâmetro, largura, tamanho do cubo) são fornecidas para compatibilidade com equipamentos automatizados.

7.2 Embalagem Resistente à Umidade

O processo de embalagem completo envolve colocar os componentes em carretel em um saco à prova de umidade de laminado de alumínio junto com dessecante e um cartão indicador de umidade. O saco é então selado.

7.3 Explicação do Rótulo

Os rótulos do carretel incluem vários códigos: P/N (Número da Peça), QTY (Quantidade da Embalagem), CAT (Classificação/bin de Intensidade Luminosa), HUE (Classificação/bin de Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação/bin de Tensão Direta) e LOT No (Número de Lote Rastreável).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A combinação de média potência, boa eficiência, ângulo amplo e tamanho compacto torna este LED adequado para:
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Iluminação de destaque arquitetônica, sinalização, efeitos de iluminação cênica onde a cor vermelha é necessária.
• Iluminação Agrícola:Iluminação suplementar em horticultura, potencialmente influenciando a fotomorfogênese das plantas no espectro vermelho.
• Iluminação Geral:Luzes indicadoras, luzes de status, retroiluminação para painéis ou interruptores e outras aplicações que requerem um indicador vermelho confiável.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Com uma R_{th J-S}de 50 °C/W, um projeto eficaz do caminho térmico na PCB (usando vias térmicas, áreas de cobre) é importante para manter uma baixa temperatura de junção, garantindo confiabilidade de longo prazo e saída de luz estável.
• Acionamento por Corrente:Sempre use uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série calculado com base na V_Fmáxima da tabela de binning e na corrente de operação desejada.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120° e o padrão Lambertiano simplificam o projeto de ópticas secundárias para modelagem do feixe, se necessário.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

Um conjunto abrangente de testes de confiabilidade é realizado com um nível de confiança de 90% e um LTPD (Percentual de Defeitos Tolerável no Lote) de 10%. A matriz de testes inclui:
• Resistência à Soldagem por Refluxo
• Choque Térmico (-10°C a +100°C)
• Ciclagem de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (85°C/85% UR)
• Testes de Vida de Operação e Armazenamento em Alta/Baixa Temperatura em várias condições e correntes (ex.: 90mA, 180mA).
Cada teste usa um tamanho de amostra de 22 peças com um critério de aceitação/rejeição de 0/1, indicando altos padrões de confiabilidade.

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED PLCC-2 de média potência ocupa um nicho específico. Comparado aos LEDs SMD de baixa potência (ex.: 0603, 0805), oferece um fluxo luminoso significativamente maior, tornando-o adequado para iluminação, e não apenas para indicação. Comparado aos LEDs de alta potência, requer um gerenciamento térmico e um circuito de acionamento menos complexos, enquanto ainda fornece uma saída de luz útil para muitas aplicações. A tecnologia AlGaInP fornece alta eficiência no espectro vermelho/laranja/âmbar em comparação com LEDs brancos convertidos por fósforo de tamanho similar. O amplo ângulo de visão de 120° é um diferencial chave em relação aos LEDs com feixes mais estreitos e focados.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual corrente de acionamento devo usar?
R: A corrente contínua máxima absoluta é de 150 mA. Para um equilíbrio ideal entre eficiência, vida útil e saída de luz, operar entre 60-120 mA é típico, mas sempre consulte as curvas de derating (Fig. 5) com base no desempenho térmico da sua placa.
P: Como interpreto os códigos de binning no meu pedido?
R: Os códigos do rótulo CAT, HUE e REF correspondem diretamente às tabelas de bins de Fluxo Luminoso, Comprimento de Onda Dominante e Tensão Direta nas seções 3.1, 3.2 e 3.3. Isso permite que você saiba a faixa de desempenho precisa dos LEDs que recebeu.
P: Posso acionar este LED diretamente de uma fonte de alimentação lógica de 3,3V ou 5V?
R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Calcule o valor do resistor como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use a V_Fmáxima do seu bin de tensão para garantir queda de tensão suficiente no resistor em todos os momentos.
P: Qual é o impacto da temperatura da junção no desempenho?
R: Como mostrado na Fig. 3, a saída de luz diminui à medida que T_jaumenta. Além disso, temperaturas mais altas aceleram a depreciação do lúmen e podem reduzir a vida útil do dispositivo. Manter uma T_jbaixa através de uma boa dissipação de calor é fundamental para um desempenho consistente e de longo prazo.

12. Exemplo de Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetando um farol de segurança vermelho de baixo custo e alimentado por bateria.
Requisitos:Visível de todos os ângulos, baixo consumo de energia, circuito de acionamento simples, compacto.
Escolhas de Projeto:
1. Seleção do LED:Este LED vermelho PLCC-2 é escolhido por seu ângulo de visão de 120° (boa omnidirecionalidade), média potência (boa luminosidade vs. vida da bateria) e encapsulamento SMD (pequeno, fácil montagem).
2. Circuito de Acionamento:Um circuito simples usando uma bateria de moeda de 3V, um MOSFET para chaveamento e um resistor em série. O valor do resistor é calculado para I_F= 100 mA usando R = (3,0V - 2,5V_típ.) / 0,1A = 5Ω. Um resistor de 5,1Ω, 1/4W é selecionado.
3. Projeto Térmico e de PCB:O farol opera em pulsos curtos (ciclo de trabalho de 10%), reduzindo a potência média e a carga térmica. A PCB usa um design simples de duas camadas com o terminal do LED conectado a uma pequena área de cobre na camada inferior para uma leve dissipação de calor.
4. Resultado:Um farol funcional e confiável que atinge os objetivos de tamanho, custo e desempenho, aproveitando as características especificadas do LED.

13. Princípio de Funcionamento

Este é um dispositivo fotônico semicondutor baseado em uma heteroestrutura de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio). Quando uma tensão direta que excede a tensão de limiar do diodo é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas tipo-n e tipo-p, respectivamente. Esses portadores de carga se recombinam de forma radiante dentro dos poços quânticos da região ativa, liberando energia na forma de fótons. A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro vermelho (615-630 nm). A resina epóxi transparente encapsulante protege o chip semicondutor, fornece estabilidade mecânica e molda o feixe de luz de saída.

14. Tendências Tecnológicas

LEDs SMD de média potência como este tipo PLCC-2 continuam a evoluir. As tendências gerais da indústria incluem:
• Aumento da Eficácia:Melhorias contínuas na eficiência quântica interna, extração de luz e design do encapsulamento levam a mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Melhoria na Consistência de Cor:Tolerâncias de binning mais restritas para comprimento de onda e fluxo, possibilitadas pelo controle avançado do processo de fabricação, permitem um melhor casamento de cores em matrizes multi-LED sem triagem manual.
• Confiabilidade Aprimorada:Desenvolvimento de materiais de encapsulamento mais robustos (compostos de moldagem, armações de terminais) e confiabilidade aprimorada a nível de chip levam a vidas operacionais mais longas (métricas L70, L90) sob correntes e temperaturas de acionamento mais altas.
• Miniaturização com Desempenho:A busca por matrizes de LED menores e mais densas reduz os tamanhos dos encapsulamentos enquanto mantém ou aumenta a saída de luz, embora isso intensifique os desafios de gerenciamento térmico.
• Soluções Inteligentes e Integradas:O mercado mais amplo vê crescimento em LEDs com drivers, controladores ou sensores integrados, embora isso seja mais prevalente em segmentos de alta potência ou especializados.