Ficha Técnica do LED Vermelho de Média Potência SMD 67-21S - Pacote PLCC-2 - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 67-21S é um LED de média potência para montagem em superfície (SMD), projetado para aplicações gerais de iluminação. Utiliza um pacote PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos), oferecendo um fator de forma compacto adequado para processos de montagem automatizada. A cor primária emitida é vermelha, alcançada através de um chip de material AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) encapsulado em resina transparente. Esta combinação proporciona um amplo ângulo de visão de 120 graus, tornando-o adequado para aplicações que requerem ampla distribuição de luz.

As principais vantagens deste LED incluem sua alta eficácia, que se traduz em uma boa saída luminosa para seu nível de consumo de energia, e sua conformidade com padrões ambientais, como ser livre de chumbo (Pb-free) e compatível com RoHS. O pacote é projetado para confiabilidade em várias condições operacionais.

2. Especificações Técnicas e Análise Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob condições específicas (temperatura do ponto de solda a 25°C). A corrente direta contínua máxima (I_F) é de 70 mA. Para operação pulsada, uma corrente direta de pico (I_FP) de 140 mA é permitida sob um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 10 ms. A dissipação de potência máxima (P_d) é de 182 mW. A faixa de temperatura de operação (T_opr) é de -40°C a +85°C, enquanto a temperatura de armazenamento (T_stg) estende-se de -40°C a +100°C. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (R_{th J-S}) é de 50 °C/W, um parâmetro crítico para o projeto de gerenciamento térmico. A temperatura máxima permitida da junção (T_j) é de 115°C. A soldagem deve aderir a perfis rigorosos: soldagem por refluxo a 260°C por no máximo 10 segundos ou soldagem manual a 350°C por no máximo 3 segundos. O componente é sensível à descarga eletrostática (ESD), necessitando de procedimentos de manuseio adequados.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medido a uma temperatura do ponto de solda de 25°C e uma corrente direta de 60 mA, o dispositivo exibe um fluxo luminoso (Φ) variando de um mínimo de 9,0 lm a um máximo de 13,0 lm, com uma tolerância típica de ±11%. A tensão direta (V_F) varia de 1,9 V a 2,6 V na mesma corrente de teste, com uma tolerância típica de ±0,1V. O ângulo de visão (2θ_1/2) é tipicamente de 120 graus. A corrente reversa (I_R) é especificada como máxima de 50 µA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada. Estes parâmetros definem o desempenho central sob condições operacionais padrão.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins para garantir consistência em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem LEDs que correspondam aos requisitos específicos de sua aplicação para brilho e características elétricas.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é categorizado em vários códigos de bin (B8, B9, L1, L2, L3) com valores mínimos e máximos definidos medidos em I_F=60mA. Por exemplo, o bin B8 cobre de 9,0 a 9,5 lm, enquanto o bin L3 cobre de 12,0 a 13,0 lm. A tolerância geral permanece em ±11%.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada usando códigos de 26 a 32, cada um representando uma faixa de 0,1V a partir de 1,9-2,0V (código 26) até 2,5-2,6V (código 32). A tolerância é de ±0,1V.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que define a cor percebida da luz vermelha, é classificado em dois códigos: R51 (620-625 nm) e R52 (625-630 nm). A tolerância de medição é de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos característicos que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral

Um gráfico mostra a intensidade luminosa relativa versus comprimento de onda, tipicamente com pico dentro do espectro vermelho (em torno de 620-640 nm para este dispositivo), confirmando os bins de comprimento de onda dominante.

4.2 Tensão Direta vs. Temperatura da Junção

A Figura 1 mostra a variação da tensão direta em relação à temperatura da junção. A tensão direta tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é uma característica comum dos diodos semicondutores.

4.3 Potência Radiométrica Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 2 descreve como a saída de luz (potência radiométrica relativa) aumenta com a corrente direta. A relação é geralmente linear em correntes mais baixas, mas pode exibir efeitos de saturação em correntes mais altas.

4.4 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção

A Figura 3 ilustra a dependência da saída de luz com a temperatura da junção. O fluxo luminoso tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção sobe, destacando a importância de um gerenciamento térmico eficaz para manter o brilho consistente.

4.5 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A Figura 4 é a curva característica fundamental corrente-tensão (IV) a uma temperatura ambiente de 25°C. Ela mostra a relação exponencial típica de um diodo.

4.6 Corrente de Acionamento Máxima vs. Temperatura de Solda

A Figura 5 fornece uma curva de derating, mostrando a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda, considerando a resistência térmica (R_{th j-s}= 50 °C/W). Isto é crucial para determinar correntes operacionais seguras em temperaturas ambientes elevadas.

4.7 Padrão de Radiação

A Figura 6 é um diagrama polar mostrando a distribuição espacial da intensidade luminosa (padrão de radiação). O padrão amplo, semelhante ao Lambertiano, confirma o ângulo de visão de 120 graus.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

É fornecida uma vista dimensional detalhada do pacote PLCC-2. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e tamanho dos terminais (pads). O desenho inclui uma vista superior indicando a marcação do cátodo. Salvo indicação em contrário, a tolerância dimensional é de ±0,15 mm.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A ficha técnica especifica dois métodos de soldagem. Para soldagem por refluxo, a temperatura de pico máxima não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C deve ser limitado a 10 segundos. Para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contato deve ser limitado a 3 segundos por terminal. Estes limites são essenciais para evitar danos ao pacote plástico e às ligações internas do fio. O dispositivo é sensível à umidade; portanto, se a embalagem foi aberta, pode ser necessário um pré-aquecimento (baking) antes da soldagem se o tempo de exposição exceder o nível especificado (não detalhado neste trecho).

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Embalagem Resistente à Umidade

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à umidade. Eles são tipicamente carregados em fitas transportadoras, que são então enroladas em bobinas. Uma configuração comum é de 4000 peças por bobina. A embalagem inclui um dessecante e é selada dentro de um saco à prova de umidade de alumínio com etiquetas apropriadas.

7.2 Explicação da Etiqueta

A etiqueta da bobina contém vários campos-chave: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade da Embalagem), CAT (Classificação de Intensidade Luminosa, correspondente ao bin de fluxo), HUE (Classificação do Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação da Tensão Direta) e LOT No (Número do Lote para rastreabilidade).

7.3 Dimensões da Bobina e da Fita

Desenhos detalhados especificam as dimensões da bobina (diâmetro, largura, tamanho do núcleo) e da fita transportadora (dimensões dos compartimentos, passo, largura da fita). As tolerâncias são tipicamente de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário.

8. Sugestões de Aplicação

A ficha técnica lista as principais áreas de aplicação: Iluminação Decorativa e de Entretenimento, Iluminação para Agricultura e Uso Geral. O amplo ângulo de visão e a boa eficácia tornam-no adequado para iluminação ambiental, sinalização, iluminação horticultural para estágios específicos de crescimento de plantas e luminárias decorativas onde se deseja iluminação de destaque vermelha. Ao projetar um circuito acionador, o bin de tensão direta e as especificações de corrente máxima devem ser considerados. Um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante é obrigatório para evitar danos por sobrecorrente, conforme declarado nas precauções.

9. Testes de Confiabilidade

Um plano abrangente de testes de confiabilidade é delineado, demonstrando a robustez do produto. Os testes são conduzidos com um nível de confiança de 90% e um LTPD (Percentual de Defeitos Tolerado no Lote) de 10%. Os itens de teste incluem: Soldagem por Refluxo (260°C/10s), Choque Térmico (-10°C a +100°C), Ciclo de Temperatura (-40°C a +100°C), Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (85°C/85% UR), Operação em Alta Temperatura/Umidade (85°C/85% UR, 35mA), Armazenamento em Baixa/Alta Temperatura e vários testes de Vida Útil em Operação em Baixa/Alta Temperatura sob diferentes condições de corrente e temperatura. O tamanho da amostra para cada teste é de 22 peças com um critério de aceitação/rejeição de 0/1.

10. Precauções de Uso

A precaução mais crítica é a proteção contra sobrecorrente. O LED deve ser acionado com um resistor em série ou um circuito de corrente constante adequado. Exceder os valores máximos absolutos para corrente, tensão, potência ou temperatura provavelmente causará danos permanentes. Práticas adequadas de manuseio de ESD devem ser seguidas durante a montagem. O valor da resistência térmica deve ser usado para calcular a temperatura da junção sob as condições operacionais esperadas para garantir que ela permaneça abaixo de 115°C.

11. Comparação e Diferenciação Técnica

Como um LED de média potência em um pacote PLCC-2, este dispositivo situa-se entre os LEDs indicadores de baixa potência e os LEDs de iluminação de alta potência. Seus principais diferenciais são o equilíbrio entre boa saída luminosa (até 13 lm) com um consumo de energia relativamente modesto (máx. 182 mW) e o footprint padronizado PLCC-2, que simplifica o projeto e o fornecimento da PCB. O sistema detalhado de binning oferece previsibilidade para a produção em volume.

12. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual corrente de acionamento devo usar?

R: O dispositivo é caracterizado a 60mA. Você pode operá-lo até a corrente contínua máxima de 70mA, mas deve garantir que a temperatura da junção não exceda 115°C, considerando a temperatura ambiente, o projeto térmico e usando a curva de derating (Fig. 5).

P: Como identifico o cátodo?

R: O pacote possui um marcador visual (tipicamente um entalhe ou um ponto verde) na parte superior, próximo ao terminal do cátodo. Consulte o desenho dimensional do pacote.

P: Posso usá-lo para operação pulsada?

R: Sim, mas a corrente de pico não deve exceder 140mA sob um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 10ms. A corrente média ainda deve respeitar a especificação contínua.

P: Por que o fluxo luminoso é dado como uma faixa?

R: Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em bins. Você seleciona um bin (ex.: L2 para 11-12 lm) para garantir um nível mínimo de desempenho para o seu projeto.

13. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Considere projetar uma fita de LED decorativa para iluminação ambiental vermelha. O projetista seleciona o LED 67-21S no bin L2 (11-12 lm) e no bin de tensão 28 (2,1-2,2V) para consistência. A fita opera a 12V DC. Para acionar cada LED a 60mA, um valor de resistor em série é calculado: R = (V_supply- V_F) / I_F. Usando o V_Fmáximo de 2,2V por segurança, R = (12V - 2,2V) / 0,060A ≈ 163 ohms. Um resistor padrão de 160 ohms seria escolhido. Múltiplos pares de LED+resistor são conectados em paralelo através do barramento de 12V. O layout da PCB garante área de cobre adequada para dissipação de calor dos pads de solda do LED, considerando a resistência térmica para o ambiente.

14. Princípio de Operação

Este LED opera no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo (em torno de 1,9-2,6V para este material AlGaInP) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados através da junção. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga semicondutora AlGaInP determina a energia da banda proibida, que define o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, vermelha. O encapsulamento em resina transparente protege o chip e auxilia na extração da luz.

15. Tendências da Indústria

O segmento de LED de média potência continua a evoluir em direção a maior eficácia (mais lúmens por watt), melhor consistência de cor e menor custo. Há uma tendência para binning mais sofisticado e tolerâncias mais apertadas para atender às demandas de aplicações que requerem aparência uniforme, como telas de vídeo e iluminação linear. A tecnologia de encapsulamento também está avançando para oferecer melhor desempenho térmico a partir do mesmo footprint, permitindo correntes de acionamento mais altas ou maior vida útil. A mudança para footprints padronizados como o PLCC-2 facilita a reutilização de projetos e a flexibilidade da cadeia de suprimentos.