Especificação do LED Amarelo de Média Potência SMD 67-21S - Pacote PLCC-2 - 150mA - 2.8V - 590-600nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) de média potência para montagem em superfície (SMD) no formato de pacote PLCC-2. O dispositivo é caracterizado pela sua emissão de luz amarela, obtida através de um chip de material AlGaInP encapsulado em resina transparente. Foi concebido para aplicações de iluminação geral que exigem um equilíbrio entre desempenho, eficiência e um fator de forma compacto.

As principais vantagens deste LED incluem uma elevada eficácia luminosa, um consumo de energia moderado adequado para aplicações de média potência e um amplo ângulo de visão de 120 graus, garantindo uma distribuição de luz uniforme. O produto está em conformidade com as normas ambientais e de segurança modernas, sendo livre de chumbo (Pb-free), compatível com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), regulamentos REACH da UE e requisitos livres de halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). O seu design compacto torna-o um componente ideal para soluções de iluminação com espaço limitado.

1.1 Aplicações Alvo

As principais áreas de aplicação para este LED são diversas, aproveitando as suas características de cor e desempenho. Os mercados-chave incluem Iluminação Decorativa e de Entretenimento, onde uma saída amarela consistente é desejável para efeitos estéticos. Também é adequado para aplicações de Iluminação Agrícola, potencialmente para fases específicas de crescimento ou iluminação suplementar. Por fim, o seu perfil de desempenho equilibrado torna-o aplicável para iluminação de Uso Geral em vários produtos de consumo e comerciais.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob condições em que a temperatura do ponto de soldadura (T_Soldadura) é de 25°C. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Corrente Direta (I_F):150 mA (Contínua).
• Corrente Direta de Pico (I_FP):300 mA, permitida sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 10ms.
• Dissipação de Potência (P_d):420 mW.
• Descarga Eletrostática (ESD) Modelo Corpo Humano (HBM):2000 V. O componente é sensível à eletricidade estática, sendo obrigatórias precauções adequadas de manuseamento ESD. Este valor é para referência.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Resistência Térmica, Junção ao Ponto de Soldadura (R_{th J-S}):50 °C/W. Este parâmetro é crítico para o design de gestão térmica.
• Temperatura Máxima da Junção (T_j):115 °C.
• Temperatura de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por refluxo a 260°C durante 10 segundos ou soldadura manual a 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

O desempenho típico é medido a T_Soldadura= 25°C e I_F= 150 mA.

• Fluxo Luminoso (Φ):Varia de um mínimo de 11 lm a um máximo de 27 lm, com uma tolerância típica de ±11%.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1,8 V a 2,8 V na corrente especificada, com uma tolerância típica de ±0,1V.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus, típico.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 µA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para brilho e características elétricas.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são categorizados pela sua saída de luz medida a I_F=150mA. Os códigos de bin (ex., L2, L3, M3, N3) definem uma faixa mínima e máxima de fluxo luminoso. Por exemplo, o bin L2 cobre 11-12 lm, enquanto o bin N3 cobre 24-27 lm. A tolerância dentro de cada bin é de ±11%.

3.2 Binning de Tensão Direta

Os dispositivos também são classificados de acordo com a sua queda de tensão direta a I_F=150mA. Códigos de bin de 25 a 34 representam faixas de tensão em passos de 0,1V, desde 1,8-1,9V (Bin 25) até 2,7-2,8V (Bin 34). A tolerância é de ±0,1V.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Isto define a cor percebida da luz amarela. Dois bins são especificados: Y53 (590-595 nm) e Y54 (595-600 nm). A tolerância de medição para o comprimento de onda dominante/de pico é de ±1 nm.

4. Análise de Curvas de Desempenho

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

4.1 Distribuição Espectral

Um gráfico mostra a intensidade luminosa relativa ao longo dos comprimentos de onda, aproximadamente de 520 nm a 680 nm. A curva atinge o pico na região amarela (por volta de 590-600 nm), confirmando os bins de comprimento de onda dominante, com emissão mínima noutras partes do espectro visível.

4.2 Características Térmicas e Elétricas

• Tensão Direta vs. Temperatura da Junção (Fig.1):Mostra como V_Fdiminui linearmente com o aumento da temperatura da junção (T_j), uma característica comum dos LEDs. Isto é importante para o design de acionamento por corrente constante.
• Potência Radiométrica Relativa vs. Corrente Direta (Fig.2):Ilustra a relação sub-linear entre a saída de luz e a corrente de acionamento. A eficiência tipicamente diminui a correntes muito elevadas.
• Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção (Fig.3):Demonstra a redução na saída de luz à medida que T_jaumenta, destacando a importância da gestão térmica para manter o brilho.
• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Fig.4):A curva I-V padrão para um díodo, mostrando a relação exponencial.
• Corrente Direta Máxima de Acionamento vs. Temperatura de Soldadura (Fig.5):Uma curva de derating que indica que a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente/do ponto de soldadura aumenta, para evitar exceder T_j(máx).
• Diagrama de Radiação (Fig.6):Um gráfico polar que descreve a distribuição espacial da intensidade luminosa, confirmando o amplo ângulo de visão de 120 graus com um padrão quase Lambertiano.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está alojado num pacote padrão PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) para montagem em superfície. O desenho dimensional especifica o comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e outras características mecânicas críticas. Salvo indicação em contrário, a tolerância dimensional é de ±0,15 mm. O pacote foi concebido para compatibilidade com processos automatizados de pick-and-place e soldadura por refluxo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldadura

O dispositivo está classificado para processos de soldadura padrão: Soldadura por refluxo a uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, ou soldadura manual a 350°C durante 3 segundos. A adesão a estes perfis é necessária para evitar danos no pacote ou degradação dos materiais internos.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseamento

• Sensibilidade ESD:O produto é sensível à descarga eletrostática. Devem ser seguidas procedimentos adequados de manuseamento seguro contra ESD durante todas as fases de montagem e teste.
• Sensibilidade à Humidade:Os componentes são embalados em materiais resistentes à humidade (sacos à prova de humidade de alumínio com dessecante). O saco não deve ser aberto até que os produtos estejam prontos para uso num ambiente de produção. Se expostos, pode ser necessário um processo de "baking" de acordo com normas da indústria (embora condições específicas não sejam detalhadas aqui).
• Proteção de Corrente:É obrigatório um resistor limitador de corrente externo ou um driver de corrente constante. Os LEDs exibem um aumento acentuado da corrente com um pequeno aumento na tensão além da sua tensão direta, o que pode levar a fuga térmica e falha se não for controlado adequadamente.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Bobina e da Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada enrolada em bobinas para montagem automatizada. As especificações-chave incluem dimensões da bobina, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e a direção progressiva. Uma bobina padrão contém 4000 peças. São fornecidos desenhos detalhados para as dimensões da bobina, fita transportadora e fita de cobertura, com tolerâncias tipicamente de ±0,1 mm.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem inclui vários códigos: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Classificação de Intensidade Luminosa, correspondente ao bin de fluxo), HUE (Classificação de Comprimento de Onda Dominante), REF (Classificação de Tensão Direta) e LOT No (Número do Lote para rastreabilidade).

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Considerações de Design

• Gestão Térmica:Com uma resistência térmica (R_{th J-S}) de 50 °C/W, uma dissipação de calor eficaz a partir das pastilhas de soldadura é crucial, especialmente quando operando na ou perto da corrente máxima de 150 mA. A curva de derating (Fig.5) deve ser consultada para aplicações com alta temperatura ambiente.
• Circuito de Acionamento:Utilize sempre uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor em série para definir a corrente. A tensão direta tem tanto uma faixa (1,8-2,8V) como um coeficiente de temperatura negativo, tornando os designs acionados por tensão instáveis.
• Design Óptico:O amplo ângulo de visão de 120 graus é benéfico para aplicações que requerem iluminação ampla sem ópticas secundárias. Para feixes focados, devem ser selecionadas ópticas primárias apropriadas (lentes).

8.2 Binning para Consistência na Aplicação

Para aplicações onde a uniformidade de cor ou brilho é crítica (ex., matrizes multi-LED em iluminação decorativa), especificar bins apertados para fluxo luminoso (Φ), tensão direta (V_F) e comprimento de onda dominante é essencial. Utilizar LEDs do mesmo lote de fabrico pode melhorar ainda mais a consistência.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

É realizado um conjunto abrangente de testes de confiabilidade para garantir a longevidade e robustez do produto sob vários stresses ambientais. Os testes são realizados com um nível de confiança de 90% e uma Percentagem de Defeituosos Tolerada por Lote (LTPD) de 10%. O tamanho da amostra para cada teste é de 22 peças, com um critério Aceitar/Rejeitar de 0/1.

9.1 Itens de Teste de Confiabilidade

O regime de testes inclui: Resistência à Soldadura por Refluxo, Choque Térmico, Ciclagem de Temperatura, Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade, Operação em Alta Temperatura/Umidade, Armazenamento em Baixa Temperatura, Armazenamento em Alta Temperatura e múltiplos testes de Vida Operacional em Alta/Baixa Temperatura sob diferentes condições de corrente e temperatura (ex., 150mA a 25°C, 55°C, e 90mA a 85°C). Estes testes simulam condições operacionais do mundo real e envelhecimento acelerado.

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Como um LED de média potência num pacote PLCC-2, este dispositivo ocupa um nicho específico. Comparado com LEDs de baixa potência (ex., pacotes 0603, 0805), oferece uma saída de luz significativamente mais alta, tornando-o adequado para iluminação primária em vez de apenas indicadores. Comparado com LEDs de alta potência (ex., pacotes de 1W, 3W em PCBs de núcleo metálico), opera a correntes mais baixas e tem um requisito de gestão térmica mais simples, muitas vezes dissipando calor apenas através dos traços do PCB. Os seus principais diferenciadores são a combinação de boa eficácia, um pacote compacto e padronizado, amplo ângulo de visão e conformidade com regulamentações ambientais rigorosas.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

11.1 Qual é a corrente operacional típica?

As características eletro-ópticas são especificadas a 150 mA, que é também a corrente direta contínua máxima. Este é o ponto de teste padrão e operacional recomendado para atingir o fluxo luminoso nominal.

11.2 Por que é necessário um driver de corrente constante?

A tensão direta (V_F) tem uma dispersão de produção (1,8-2,8V) e diminui com a temperatura. Acionar com uma tensão fixa causaria grandes variações na corrente e, portanto, na saída de luz, potencialmente excedendo o valor máximo absoluto e causando falha. Uma fonte de corrente constante garante brilho estável e protege o LED.

11.3 Como interpreto os códigos de bin numa encomenda?

O número de peça completo inclui códigos para fluxo luminoso (ex., L8), tensão direta (ex., 28) e comprimento de onda dominante (ex., Y54). Isto especifica um dispositivo com fluxo entre 17-18 lm, V_Fentre 2,1-2,2V, e um comprimento de onda entre 595-600 nm. Os designers devem selecionar bins que correspondam ao seu design de circuito (para tensão) e requisitos de aplicação (para brilho e cor).

11.4 Quais são as condições de armazenamento antes do uso?

Os componentes são sensíveis à humidade. Devem ser armazenados nas suas embalagens originais, não abertas, à prova de humidade. Uma vez abertas, devem ser usadas dentro de um prazo específico ou submetidas a "baking" de acordo com normas relevantes da indústria (ex., normas IPC/JEDEC) para remover a humidade absorvida antes da soldadura por refluxo, para evitar o efeito "popcorn" ou delaminação.

12. Caso Prático de Design e Utilização

Cenário: Projetar uma luz decorativa de cordão com LEDs amarelos.Um designer precisa de 50 LEDs por cordão. Para garantir uma aparência uniforme, especifica um bin apertado de fluxo luminoso (ex., L7: 16-17 lm) e um único bin de comprimento de onda dominante (Y54). Projeta um circuito de acionamento que fornece uma constante de 150 mA. Considerando a resistência térmica de 50 °C/W, garante que o PCB tem área de cobre suficiente sob as pastilhas do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente se as luzes forem usadas em luminárias fechadas. Calcula a queda de tensão total para o cordão em série com base no bin V_Fmáximo (ex., Bin 34: 2,8V) para dimensionar a fonte de alimentação adequadamente. O amplo ângulo de visão de 120 graus é perfeito para criar um efeito difuso e brilhante sem pontos quentes.

13. Princípio de Operação

A luz é gerada através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno do díodo é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do chip semicondutor (composto por AlGaInP). Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo (590-600 nm). A encapsulação em resina transparente protege o chip, fornece estabilidade mecânica e molda o padrão de saída de luz.

14. Tendências e Contexto da Indústria

Os LEDs de média potência em pacotes como o PLCC-2 tornaram-se a base para aplicações de iluminação geral devido ao seu excelente equilíbrio entre custo, eficácia (lúmens por watt) e confiabilidade. A tendência neste segmento é para uma eficácia cada vez maior, permitindo menor consumo de energia ou maior saída de luz no mesmo fator de forma. Há também um impulso contínuo para melhor consistência de cor (binning mais apertado) e classificações de temperatura operacional máxima mais altas. Além disso, a conformidade com regulamentações ambientais em evolução (RoHS, REACH, livre de halogéneos) é agora um requisito padrão, não um diferenciador. A tecnologia é madura, com foco na otimização da fabricação e integração em sistemas de iluminação mais inteligentes e conectados.