Especificação da Lâmpada LED de Montagem em Superfície LTLMH4ERADA - Dimensões 4.2x4.2x6.2mm - Tensão 1.8-2.4V - Vermelho 626nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED de montagem em superfície de alta luminosidade. Projetado para compatibilidade com processos padrão de montagem SMT, este dispositivo oferece uma solução robusta para aplicações que exigem saída de luz precisa e desempenho confiável. O LED apresenta um encapsulamento especializado projetado para fornecer um padrão de radiação controlado, adequado para sinalização sem a necessidade de ópticas secundárias adicionais.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem sua alta intensidade luminosa combinada com baixo consumo de energia, resultando em alta eficiência. O encapsulamento é construído usando tecnologia avançada de epóxi, proporcionando resistência superior à umidade e proteção UV, aumentando sua durabilidade para ambientes exigentes. É compatível com padrões livres de chumbo, livres de halogênio e RoHS. O dispositivo é especificamente direcionado para aplicações como placas de mensagens de vídeo, sinais de trânsito e outros painéis de informação onde visibilidade e confiabilidade são críticas.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma análise abrangente dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo em condições padrão (TA=25°C).

2.1 Valores Máximos Absolutos

• Dissipação de Potência:Máximo de 120 mW.
• Corrente Direta:Máximo de 50 mA DC. Uma corrente direta de pico de 120 mA é permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤1/10, largura de pulso ≤10ms).
• Derating Térmico:A corrente direta DC deve ser linearmente reduzida em 0,75 mA/°C para temperaturas ambientes acima de 45°C.
• Faixa de Temperatura:Operacional de -40°C a +85°C; armazenamento de -40°C a +100°C.
• Soldagem por Refluxo:Suporta um perfil máximo de 260°C de temperatura de pico por 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Parâmetros de desempenho chave medidos em uma corrente de teste padrão de IF=20mA.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 1500 mcd a um máximo de 4200 mcd, com um valor típico sujeito à classificação. A medição segue a curva de resposta do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo de visão típico é especificado como 100/40°, indicando um padrão de radiação oval. A tolerância de medição é de ±2 graus.
• Comprimento de Onda:O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é tipicamente 634 nm. O comprimento de onda dominante (λd) varia de 618 nm a 630 nm, definindo a cor vermelha percebida, centrada em torno de 626nm.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 15 nm.
• Tensão Direta (VF):Varia de 1,8 V a 2,4 V a 20mA.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

3. Especificação do Sistema de Classificação

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados em lotes com base em parâmetros chave.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em quatro lotes (R, S, T, U) com base em sua intensidade luminosa mínima e máxima em IF=20mA. Os limites dos lotes têm uma tolerância de teste de ±15%.

• Lote R:1500 - 1900 mcd
• Lote S:1900 - 2500 mcd
• Lote T:2500 - 3200 mcd
• Lote U:3200 - 4200 mcd

O código específico do lote é marcado em cada saco de embalagem para rastreabilidade.

3.2 Classificação por Tensão Direta

Os LEDs também são classificados por tensão direta em três categorias (1A, 2A, 3A) em IF=20mA, com uma tolerância de ±0,1V em cada limite.

• Lote 1A:1,8 - 2,0 V
• Lote 2A:2,0 - 2,2 V
• Lote 3A:2,2 - 2,4 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas ilustram a relação entre os parâmetros chave. Estas curvas são essenciais para que os engenheiros de projeto prevejam o comportamento em condições não padrão.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A curva mostra a relação não linear entre a corrente direta (IF) e a intensidade luminosa (Iv). A intensidade aumenta com a corrente, mas os projetistas devem permanecer dentro dos valores máximos absolutos de corrente para garantir a longevidade.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva característica demonstra a relação exponencial V-I do diodo. Compreender isso é crucial para projetar circuitos de limitação de corrente apropriados.

4.3 Distribuição Espectral

A curva de distribuição de potência espectral está centrada no comprimento de onda de pico de 634 nm com uma largura de meia altura típica de 15 nm, confirmando a emissão vermelha de banda estreita.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo possui uma pegada compacta de montagem em superfície. As dimensões chave incluem um tamanho do corpo de 4,2mm ±0,2mm de comprimento e largura, e uma altura total de 6,2mm ±0,5mm incluindo a lente. Os terminais têm um espaçamento de 2,0mm ±0,5mm onde emergem do encapsulamento. Todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação de Polaridade e Design da Trilha

O dispositivo possui três pinos: P1 (Ânodo), P2 (Cátodo) e P3 (Ânodo). Recomenda-se que o pino P3 seja conectado a um dissipador de calor ou mecanismo de resfriamento na PCB para auxiliar no gerenciamento térmico durante a operação. Um padrão recomendado de trilha de solda é fornecido para garantir a soldagem adequada e o desempenho térmico.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Este componente é classificado como Nível de Sensibilidade à Umidade 3 (MSL3) de acordo com JEDEC J-STD-020. LEDs em uma bolsa de barreira de umidade não aberta podem ser armazenados por até 12 meses a <30°C e 90% UR. Após a abertura, os dispositivos devem ser mantidos a <30°C e 60% UR e devem ser soldados dentro de 168 horas (7 dias). A secagem a 60°C ±5°C por 20 horas é necessária se o cartão indicador de umidade mostrar >10% UR, se a vida útil fora da embalagem exceder 168 horas, ou se exposto a >30°C/60% UR. A secagem deve ser realizada apenas uma vez.

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil de soldagem por refluxo sem chumbo é recomendado:

• Pré-aquecimento/Estabilização:150°C a 200°C por no máximo 120 segundos.
• Tempo Líquido (tL):O tempo acima de 217°C deve ser de 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico (Tp):Máximo de 260°C.
• Tempo acima da Temperatura de Classificação (Tc=255°C):Máximo de 30 segundos.
• Tempo Total de 25°C ao Pico:Máximo de 5 minutos.

A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. O dispositivo é projetado para soldagem por refluxo e não é adequado para soldagem por imersão.

6.3 Limpeza e Manuseio

Se a limpeza for necessária, use solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Evite aplicar estresse mecânico ao LED durante a soldagem enquanto ele está em alta temperatura e evite o resfriamento rápido a partir da temperatura de pico.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada dentro de um carretel. O carretel contém um total de 1.000 peças. As dimensões detalhadas da fita transportadora são fornecidas, incluindo tamanho do bolso, passo e dimensões do carretel (ex.: diâmetro do carretel de 330mm). A embalagem é marcada com um aviso de "Dispositivos Sensíveis à Eletricidade Estática".

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é bem adequado para aplicações de sinalização interna e externa, incluindo placas de mensagens de vídeo, sinais de trânsito e displays de mensagens em geral. Sua alta luminosidade e ângulo de visão controlado o tornam ideal para aplicações que requerem boa visibilidade.

8.2 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao conectar vários LEDs em paralelo, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente em série com cada LED individual. Acionar LEDs em paralelo sem resistores individuais pode levar à concentração de corrente e brilho desigual devido a pequenas variações na tensão direta (Vf) entre os dispositivos.

8.3 Considerações sobre Gerenciamento Térmico

Embora o dispositivo tenha uma dissipação de potência especificada, o gerenciamento térmico eficaz via PCB é crucial para manter o desempenho e a longevidade, especialmente em temperaturas ambientes ou correntes de acionamento mais altas. Utilizar a trilha recomendada para o pino P3 para conectar a um plano térmico ou dissipador de calor é uma prática de projeto fundamental.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos encapsulamentos SMD ou PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) padrão, esta lâmpada de montagem em superfície oferece uma vantagem significativa no controle ótico. Seu encapsulamento com lente integrada fornece um padrão de radiação suave e controle de ângulo de visão estreito sem exigir uma lente óptica externa adicional. Isso simplifica o design do produto final, reduz a contagem de peças e pode diminuir os custos gerais de montagem, fornecendo iluminação direcionada.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

O comprimento de onda de pico (λP) é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é máxima (tipicamente 634nm aqui). O comprimento de onda dominante (λd) é derivado do diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que define a cor percebida da luz (618-630nm aqui, centrado em 626nm). O comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor.

10.2 Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

Não. Operar um LED diretamente de uma fonte de tensão não é recomendado e provavelmente destruirá o dispositivo devido à corrente excessiva. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório para operação confiável.

10.3 Por que há uma tolerância de ±15% nos limites dos lotes de intensidade luminosa?

Esta tolerância considera a variabilidade de medição no ambiente de teste de produção. Ela garante que todos os dispositivos rotulados dentro de um lote específico irão desempenhar dentro da faixa de intensidade declarada quando medidos sob as condições padrão definidas.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando uma Placa de Saída de Alta Visibilidade.Um engenheiro seleciona este LED para um novo projeto de placa de saída que requer alta luminosidade e longa vida útil. Ele escolhe LEDs do lote "T" para uma saída alta consistente. No projeto do circuito, ele usa um driver de corrente constante ajustado para 20mA por string de LED. Ele coloca vários LEDs em série dentro de cada string para atender aos requisitos de tensão, evitando conexões paralelas sem resistores individuais. No layout da PCB, ele segue o padrão recomendado de trilhas, conectando a trilha P3 de cada LED a uma grande área de cobre para dissipação de calor. Ele especifica uma empresa de montagem PCBA que segue o perfil de refluxo fornecido e garante que os componentes sejam usados dentro da vida útil de 168 horas após a abertura da bolsa de barreira de umidade.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Este dispositivo é um diodo emissor de luz (LED). Ele opera com base no princípio da eletroluminescência em um material semicondutor. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção P-N, os elétrons se recombinam com as lacunas, liberando energia na forma de fótons (luz). O material semicondutor específico usado (AllnGaP - Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) determina a cor da luz emitida, neste caso, vermelha com um comprimento de onda dominante em torno de 626nm. O encapsulamento de epóxi encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e incorpora uma lente para moldar a saída de luz.

13. Tendências Tecnológicas

A tecnologia LED de montagem em superfície representada por este dispositivo continua a evoluir. As tendências gerais da indústria incluem melhorias contínuas na eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que aumenta a eficiência energética. Há também um foco em melhorar a consistência e estabilidade da cor ao longo da vida útil do dispositivo. Os avanços na tecnologia de encapsulamento visam fornecer melhor gerenciamento térmico, permitindo correntes de acionamento e densidades de potência mais altas de pegadas cada vez menores. Além disso, a padronização de pegadas e características óticas simplifica a integração para engenheiros em várias aplicações de iluminação e exibição.