Folha de Dados de LED Ultra Brilhante T-13/4 (5mm) - Diâmetro 5mm - Tensão 2.0-2.4V - Potência 120mW - Cores do Vermelho Super ao Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma série de diodos emissores de luz (LEDs) ultra brilhantes com diâmetro T-13/4 (5mm). Estes são componentes de montagem furo passante (through-hole) projetados para fixação em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis. Os LEDs são construídos utilizando a tecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) sobre Arseneto de Gálio (GaAs), encapsulados em uma cápsula de epóxi "água clara". Esta série caracteriza-se pela sua elevada intensidade luminosa e baixo consumo de energia, tornando-a adequada para aplicações que requerem alta visibilidade e eficiência.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Intensidade Luminosa:Fornece uma saída de luz muito brilhante, com valores específicos que variam conforme o modelo e a cor.
• Baixo Consumo de Energia:Opera eficientemente com uma corrente direta típica de 20mA.
• Alta Eficiência:Proporciona uma saída de luz significativa em relação à entrada elétrica.
• Montagem Versátil:Design padrão de furo passante compatível com montagem em PCB ou painel.
• Compatível com CI:Pode ser acionado diretamente por circuitos integrados devido aos baixos requisitos de corrente.
• Encapsulamento Padrão:Formato popular de diâmetro T-13/4 (5mm).

1.2 Mercado-Alvo & Aplicação

Estes LEDs destinam-se principalmente a aplicações onde é necessária sinalização clara e brilhante. Usos típicos incluem mostradores de mensagens e vários tipos de sinalização, como sinais de trânsito, onde a alta visibilidade à distância é crucial.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

O desempenho destes LEDs é definido por vários parâmetros elétricos e ópticos fundamentais, que variam entre as diferentes séries de produtos (F, H, P, R), distinguidas pelo seu ângulo de visão.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Dissipação de Potência (P_D):Máximo de 120 mW.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):Varia de 90 mA a 130 mA dependendo da variante de cor, em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA para todas as variantes.
• Fator de Derating:0.6 mA/°C linearmente a partir de 70°C para a corrente direta.
• Tensão Reversa (V_R):Máximo de 5 V (a I_R= 100 µA).
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +100°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por 5 segundos, medido a 1.6mm (0.063\") do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas & Ópticas

Estes são os parâmetros típicos de operação medidos a T_A=25°C e I_F=20mA. As séries são definidas pelo ângulo de visão: Série F (8°), Série H (15°), Série P (22°) e Série R (30°). A intensidade luminosa é inversamente relacionada ao ângulo de visão.

2.2.1 Série F (Ângulo de Visão 8°)

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 3200-5500 mcd (Vermelho Super) a 4200-7800 mcd (outras cores).
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.0V a 2.4V, com o Vermelho Super entre 1.9V e 2.3V.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):Abre de 588 nm (Amarelo) a 639 nm (Vermelho Super).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Abre de 587 nm (Amarelo) a 631 nm (Vermelho Super).
• Largura Espectral à Meia Altura (Δλ):Varia de 15 nm a 20 nm.

2.2.2 Série H (Ângulo de Visão 15°)

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 1500-2400 mcd (Vermelho Super) a 1900-3400 mcd (outras cores).
• As características elétricas e espectrais (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) são idênticas às da Série F.

2.2.3 Série P (Ângulo de Visão 22°)

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 880-1400 mcd (Vermelho Super) a 1150-2000 mcd (outras cores).
• As características elétricas e espectrais (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) são idênticas às das Séries F e H.

2.2.4 Parâmetros Comuns

• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a V_R= 5V.
• Capacitância (C):40 pF típico a V_F= 0V, f = 1 MHz.

2.3 Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica um sistema de binning (classificação) por intensidade luminosa.

• Binning de Intensidade Luminosa:Os produtos são classificados em duas categorias (ex., valores Mín. e Típ.). O código de classificação de bin específico está marcado em cada saco de embalagem individual.
• Binning de Cor/Comprimento de Onda:A estrutura do número de peça define a cor e as suas características de comprimento de onda correspondentes com precisão (ex., \"RK\" para Vermelho Super, \"EK\" para Vermelho). Não há binning adicional dentro de um código de cor.

3. Informações Mecânicas & do Encapsulamento

3.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED apresenta um encapsulamento radial com terminais padrão, com uma lente de diâmetro de 5mm (T-13/4).

• Diâmetro do Corpo:5.0mm típico.
• Espaçamento dos Terminais:Medido onde os terminais emergem do corpo do encapsulamento.
• Resina Projetada:Sob o flange é no máximo 1.0mm (0.04\").
• Tolerância:±0.25mm (0.010\") salvo indicação em contrário.

3.2 Identificação da Polaridade

O componente utiliza a polaridade padrão de LED. O terminal mais longo é tipicamente o ânodo (positivo), e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). O cátodo também pode ser indicado por um achatamento na borda da lente de plástico. Sempre verifique a polaridade antes de soldar para evitar danos por polarização reversa.

4. Diretrizes de Soldagem & Montagem

4.1 Soldagem Manual ou por Onda

Para montagem em furo passante, podem ser utilizadas técnicas padrão de soldagem por onda ou manual.

• Limite de Temperatura:Os terminais podem suportar 260°C por um máximo de 5 segundos. Esta medição é feita a 1.6mm (0.063\") do corpo de plástico do LED.
• Gestão Térmica:Evite a aplicação prolongada de calor para prevenir danos ao encapsulamento de epóxi e ao chip semicondutor interno. Use um dissipador de calor (ex., pinça) no terminal entre o ponto de solda e o corpo do LED, se necessário.

4.2 Condições de Armazenamento

Para manter a soldabilidade e a integridade do dispositivo, armazene os LEDs nas suas embalagens originais à prova de humidade, num ambiente controlado dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -55°C a +100°C. Evite ambientes com alta humidade ou gases corrosivos.

5. Sugestões de Aplicação

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Placas de Mensagens & Mostradores:Ideal para indicadores de estado, mostradores de texto em movimento ou painéis de informação onde é necessária alto brilho para visibilidade diurna.
• Sinais de Trânsito & Sinalização:Adequado para luzes de sinalização auxiliares, indicadores de passagem de peões ou outras aplicações relacionadas com trânsito que requerem cores específicas (vermelho, âmbar, amarelo).
• Indicadores Industriais:Luzes de estado de máquinas, indicadores de aviso em painéis de controlo.
• Eletrónica de Consumo:Indicadores de energia, retroiluminação para pequenos mostradores.

5.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta do LED (V_F), e na corrente direta desejada (I_F, tipicamente 20mA). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Seleção do Ângulo de Visão:Escolha a série com base no padrão de feixe luminoso requerido. Use ângulo estreito (8° Série F) para visualização direcionada e de longa distância. Use ângulos mais amplos (22° Série P, 30° Série R) para iluminação mais ampla e difusa.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta que a temperatura ambiente de operação não excede 100°C. Para projetos com múltiplos LEDs ou em ambientes de alta temperatura, considere o espaçamento e possível fluxo de ar.
• Proteção contra Tensão Reversa:Embora o LED possa tolerar até 5V em reverso, é uma boa prática evitar expô-lo a polarização reversa. Em circuitos de CA ou com inversão de polaridade, inclua um diodo em paralelo reverso para proteção.

6. Comparação & Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs padrão de 5mm de uma geração anterior (ex., usando tecnologia GaP ou GaAsP), esta série baseada em AlInGaP oferece vantagens significativas:

• Maior Eficiência & Brilho:A tecnologia AlInGaP proporciona uma eficácia luminosa superior, resultando numa intensidade luminosa muito mais elevada para a mesma corrente de acionamento.
• Saturação de Cor Melhorada:As características espectrais (largura à meia altura mais estreita) podem resultar em cores mais puras e saturadas, particularmente na gama do vermelho ao âmbar.
• Mais Opções de Ângulo de Visão:A disponibilidade de múltiplos ângulos de visão bem definidos (8°, 15°, 22°, 30°) a partir da mesma tecnologia central permite aos projetistas adaptar com precisão a distribuição da luz para a sua aplicação sem alterar as propriedades elétricas ou de cor do LED.

7. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

7.1 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λ_P)é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida pelo LED está no seu máximo.Comprimento de Onda Dominante (λ_d)é derivado do diagrama de cromaticidade CIE; é o comprimento de onda único da cor espectral pura que corresponde à cor percebida da luz do LED. Para LEDs com um espectro amplo, estes valores podem diferir. O comprimento de onda dominante é frequentemente mais representativo da cor percebida pelo ser humano.

7.2 Como escolher entre as séries F, H, P?

A escolha baseia-se principalmente no padrão de feixe e na intensidade requeridos. ASérie F (8°)concentra a luz num feixe muito estreito e intenso, ideal para indicação de longo alcance. ASérie H (15°)oferece um bom equilíbrio entre intensidade e dispersão. ASérie P (22°)e aSérie R (30°)fornecem uma luz muito mais ampla e difusa, adequada para iluminação de área ou visualização de ângulo amplo. A intensidade luminosa diminui à medida que o ângulo de visão aumenta.

7.3 Posso acionar estes LEDs sem um resistor limitador de corrente?

No.Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem uma tolerância e um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a temperatura aumenta). Ligar diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente excedendo o Valor Máximo Absoluto para Corrente Direta Contínua (50mA) e destruindo o dispositivo. Um resistor em série é obrigatório para uma operação estável e segura.

7.4 O que significa lente \"Água Clara\"?

Uma lente \"Água Clara\" ou não difusa é perfeitamente transparente. Isto permite que a intensidade total do chip do LED seja projetada, resultando na mais alta intensidade luminosa possível e num padrão de feixe mais definido (como visto nas variantes de ângulo de visão estreito). Não dispersa a luz como uma lente difusa (leitosa) faria.

8. Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um indicador \"LIGADO\" de alta visibilidade, alimentado por bateria, para equipamento exterior que deve ser visível sob luz solar direta. A cor do indicador deve ser vermelha.

Escolhas de Projeto:

1. Seleção do LED:Escolha oLTL2F3VEKNT(Vermelho, ângulo de visão 8°, Série F). O feixe estreito de 8° concentra a intensidade luminosa (1900-3100 mcd típico) num ponto apertado, maximizando o brilho percebido para um observador diretamente à frente. A cor vermelha é um padrão para indicadores de \"energia ligada\".
2. Circuito de Acionamento:O dispositivo é alimentado por uma linha de 5V. Usando a V_Ftípica de 2.4V e um I_Falvo de 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω 1/4W seria usado em série.
3. Layout:O LED de furo passante é colocado no painel frontal. O resistor limitador de corrente pode ser colocado na PCB principal. Garanta que a polaridade do LED está corretamente orientada durante a montagem.
4. Resultado:Um indicador de ponto vermelho muito brilhante e focado que consome apenas 20mA * 2.4V = 48mW de potência, bem dentro da classificação de 120mW do dispositivo, garantindo fiabilidade a longo prazo.

9. Introdução ao Princípio Tecnológico

Estes LEDs são baseados no material semicondutorFosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP)crescido sobre um substrato de Arseneto de Gálio (GaAs). O princípio de operação é a eletroluminescência.

1. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa.
2. Dentro da camada ativa de AlInGaP, eletrões e lacunas recombinam-se. A energia libertada durante esta recombinação é emitida na forma de fotões (luz).
3. A cor específica da luz (comprimento de onda) é determinada pela energia da banda proibida da liga de AlInGaP, que é controlada pelas proporções precisas de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. Adicionar mais Alumínio e Índio aumenta a banda proibida, deslocando a luz emitida do vermelho para o amarelo/verde.
4. O encapsulamento de epóxi \"água clara\" atua como uma lente, moldando a saída de luz e fornecendo proteção mecânica e ambiental para o delicado chip semicondutor.

10. Tendências de Desenvolvimento

Embora esta folha de dados represente um produto maduro e amplamente utilizado, a tecnologia LED continua a evoluir. Tendências relevantes para esta classe de dispositivo incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais e nos processos de fabrico levam a uma maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), permitindo uma saída mais brilhante com a mesma corrente ou o mesmo brilho com menor consumo de energia.
• Consistência de Cor & Binning:Avanços no crescimento epitaxial e no controlo de processos permitem distribuições de comprimento de onda e intensidade luminosa mais apertadas, reduzindo a necessidade de binning extensivo e proporcionando um desempenho mais consistente de dispositivo para dispositivo.
• Inovações no Encapsulamento:Embora o encapsulamento T-13/4 permaneça padrão para aplicações de furo passante, há uma mudança geral da indústria para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para a maioria dos novos projetos devido ao seu tamanho menor e adequação para montagem automatizada. No entanto, os LEDs de furo passante mantêm a sua importância em prototipagem, kits educacionais e aplicações que requerem alta fiabilidade ou montagem manual.
• Gama de Cores Expandida:O desenvolvimento de novos materiais semicondutores (como InGaN para azul/verde/branco) complementou o AlInGaP, permitindo mostradores a cores completas. Para indicadores monocromáticos, o AlInGaP permanece a tecnologia dominante para LEDs de alta luminosidade em vermelho, laranja e âmbar.