Folha de Dados Técnicos de Lâmpada LED Bicolor T-1 3/4 - Diâmetro 5.0mm - Vermelho 2.4V / Verde 2.6V - Potência 75mW

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED bicolor de montagem através de furo, em um encapsulamento padrão T-1 3/4. O dispositivo integra chips emissores de luz vermelha e verde dentro de uma única lente de epóxi transparente, permitindo a geração de duas cores distintas a partir de um único componente. Foi projetado para aplicações gerais de indicação em uma ampla gama de equipamentos eletrónicos.

As principais vantagens deste LED incluem a sua conformidade com os padrões ambientais sem chumbo (Pb-Free) e RoHS, garantindo adequação aos requisitos modernos de fabrico. Os chips vermelho e verde emparelhados são selecionados para fornecer características uniformes de saída de luz. Além disso, o design de estado sólido oferece uma longa vida operacional e baixo consumo de energia, contribuindo para um design de sistema energeticamente eficiente e fiável.

O mercado-alvo abrange aplicações em equipamentos de automação de escritório, dispositivos de comunicação, eletrodomésticos e outros eletrónicos de consumo onde é necessária uma indicação de estado clara e fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo é caracterizado a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Os valores máximos absolutos definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente. A dissipação de potência para ambos os chips, vermelho e verde, é classificada em 75 mW. A corrente direta de pico, aplicável em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms), é de 90 mA. A corrente direta contínua máxima é de 30 mA para cada chip. Um fator de derating de 0.57 mA/°C aplica-se linearmente a partir de 50°C para cima, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura aumenta para evitar sobreaquecimento.

A faixa de temperatura de operação é especificada de -40°C a +85°C, e a faixa de temperatura de armazenamento é de -55°C a +100°C, indicando desempenho robusto em várias condições ambientais. Para montagem, os terminais podem suportar soldadura a 260°C por um máximo de 5 segundos, desde que o ponto de soldadura esteja a pelo menos 2.0 mm do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a T_A=25°C e uma corrente direta (I_F) de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

Intensidade Luminosa (I_v):A saída de luz é categorizada em bins. Para ambos os chips, vermelho e verde, a intensidade luminosa típica é de 880 mcd, com valores mínimos a partir de 520 mcd e valores máximos atingindo 1500 mcd. Uma tolerância de ±15% aplica-se aos limites do bin. A intensidade luminosa é medida usando uma combinação sensor-filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica (CIE) do olho humano.

Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo de visão, definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é de 30 graus para ambas as cores. Isto indica um feixe relativamente focado, adequado para visualização direta.

Características do Comprimento de Onda:

- Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Vermelho: 650 nm, Verde: 565 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é mais alta.

- Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Vermelho: 634-644 nm (Típ. 639 nm), Verde: 565-578 nm (Típ. 569 nm). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.

- Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Vermelho: 20 nm, Verde: 30 nm. Este parâmetro descreve a pureza espectral ou largura da luz emitida.

Parâmetros Elétricos:

- Tensão Direta (V_F):Vermelho: 2.0-2.4 V (Típ. 2.4 V), Verde: 2.1-2.6 V (Típ. 2.6 V).

- Corrente Reversa (I_R):Máximo 100 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. É crucial notar que o dispositivo não foi projetado para operação reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa dos LEDs é classificada em bins para garantir consistência na aplicação. O binning é idêntico para os chips vermelho e verde.

• Código de Bin M:520 mcd (Mín) a 680 mcd (Máx)
• Código de Bin N:680 mcd (Mín) a 880 mcd (Máx)
• Código de Bin P:880 mcd (Mín) a 1150 mcd (Máx)
• Código de Bin Q:1150 mcd (Mín) a 1500 mcd (Máx)

O dispositivo completo é especificado por uma combinação de dois códigos: X-X (Intensidade Luminosa VERMELHA – Intensidade Luminosa VERDE). Por exemplo, uma peça marcada como "N-P" teria um chip vermelho do Bin N (680-880 mcd) e um chip verde do Bin P (880-1150 mcd). A tolerância para cada limite de bin é de ±15%.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados na folha de dados (ex.: Fig.1 para distribuição espectral, Fig.5 para ângulo de visão), as curvas típicas ilustrariam as seguintes relações essenciais para o design:

Curva I-V:Mostra a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F). Para LEDs, esta é uma curva exponencial. A V_Fespecificada a 20mA fornece um ponto de operação chave. Os projetistas devem usar um resistor limitador de corrente em série para definir a corrente de operação, como mostrado no circuito de acionamento recomendado.

Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A saída de luz é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. Operar acima dos valores máximos absolutos pode levar à degradação acelerada ou falha.

Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz do LED tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A especificação de derating para a corrente direta está diretamente ligada à gestão deste efeito térmico para manter o desempenho e a fiabilidade.

Distribuição Espectral:Os gráficos para o comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) mostram a intensidade relativa da luz em diferentes comprimentos de onda, confirmando a cor dominante e a largura espectral.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O LED está alojado em um encapsulamento T-1 3/4, que corresponde a uma lente redonda padrão de 5.0 mm de diâmetro. Notas dimensionais chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0.25mm, salvo indicação em contrário.
• A resina sob o flange pode sobressair no máximo 1.0mm.
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do encapsulamento.
• A polaridade é tipicamente indicada pelo terminal mais longo ser o ânodo (+) e/ou por um ponto plano na borda da lente próximo ao terminal do cátodo (-). O pinout específico para a função bicolor (ânodo comum ou cátodo comum) deve ser verificado no desenho do encapsulamento referenciado na folha de dados completa.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseio adequado é crucial para a fiabilidade.

Armazenamento:Os LEDs devem ser armazenados em um ambiente que não exceda 30°C e 70% de humidade relativa. Se removidos da bolsa original de barreira à humidade, devem ser usados dentro de três meses. Para armazenamento mais longo, use um recipiente selado com dessecante ou em ambiente de nitrogénio.

Limpeza:Use apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, se a limpeza for necessária.

Formação dos Terminais:A dobra deve ser feita à temperatura ambiente, antes da soldadura. A dobra deve estar a pelo menos 3mm da base da lente do LED. Não use o corpo do encapsulamento como fulcro.

Montagem em PCB:Aplique força mínima de fixação para evitar tensão mecânica nos terminais.

Soldadura:

- Mantenha uma folga mínima de 2mm da base da lente até o ponto de soldadura.

- Nunca mergulhe a lente na solda.

- Evite tensão nos terminais durante a soldadura de alta temperatura.

- Condições Recomendadas:

  * Ferro de Soldar:Máx 350°C por máx 3 segundos (apenas uma vez).

  * Soldadura por Onda:Pré-aquecimento ≤100°C por ≤60 seg, onda de solda ≤260°C por ≤5 seg.

- Importante:A soldadura por refluxo IR NÃO é adequada para este LED de montagem através de furo. Calor ou tempo excessivo pode deformar a lente ou causar falha catastrófica.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

O fluxo de embalagem padrão é o seguinte:

- 500 ou 200 peças por bolsa antiestática.

- 10 bolsas de embalagem são colocadas em uma caixa interna (total 5.000 peças).

- 8 caixas internas são embaladas em uma caixa externa (total 40.000 peças).

O número de peça específico para este dispositivo é LTL30EKDKGK.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para indicadores de múltiplos estados. Usos comuns incluem indicadores de energia/standby (vermelho/verde), luzes de estado de falha/ok, indicadores de seleção de modo em eletrónicos de consumo e indicadores de painel em equipamentos de controlo industrial. O seu design de montagem através de furo torna-o adequado tanto para placas de protótipo como para produtos que usam montagem tradicional de PCB.

8.2 Considerações de Design

Circuito de Acionamento:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente ao conectar múltiplos LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente dedicado em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Usar um único resistor para múltiplos LEDs em paralelo (Modelo de Circuito B) não é aconselhado devido a variações na tensão direta (V_F) de cada LED, o que pode causar diferenças significativas na corrente e, consequentemente, no brilho.

Proteção contra ESD:LEDs são sensíveis à Descarga Eletrostática (ESD). Medidas preventivas durante o manuseio e montagem são obrigatórias:

- Use pulseiras ou luvas antiestáticas aterradas.

- Certifique-se de que todo o equipamento, estações de trabalho e prateleiras de armazenamento estejam devidamente aterrados.

- Use ionizadores para neutralizar cargas estáticas na área de trabalho.

Gestão Térmica:Cumpra as especificações de dissipação de potência e derating de corrente. Garanta espaçamento adequado na PCB e considere o ambiente operacional para evitar que a temperatura da junção do LED exceda os limites seguros, o que preserva a saída luminosa e a vida útil.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de cor única, este dispositivo bicolor economiza espaço na placa e simplifica a montagem ao combinar duas funções em um único encapsulamento. O uso da tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) para ambos os chips, vermelho e verde, oferece vantagens sobre tecnologias mais antigas como GaAsP, incluindo maior eficiência, melhor estabilidade térmica e pureza de cor mais consistente. O desempenho emparelhado dos chips garante que as saídas vermelha e verde sejam bem equilibradas quando acionadas sob condições idênticas. O encapsulamento T-1 3/4 é um tamanho padrão da indústria, garantindo ampla compatibilidade com layouts de PCB existentes e recortes de painel.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Posso acionar os chips vermelho e verde simultaneamente para criar luz amarela/laranja?

R1: Esta folha de dados não especifica características para operação simultânea. Misturar cores acionando ambos os chips requer controlo cuidadoso da corrente para alcançar o matiz desejado e está sujeito a variações entre LEDs individuais. Para aplicações dedicadas de multicolor ou mistura de cores, um LED RGB dedicado ou um LED tricolor com especificações de cor mista caracterizadas seria mais apropriado.

P2: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R2: O comprimento de onda de pico (λ_p) é o comprimento de onda físico onde o LED emite a maior potência óptica. O comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (gráfico CIE) que representa a cor "pura" que vemos. Para LEDs monocromáticos como estes, eles são próximos mas não idênticos; λ_dé o parâmetro mais relevante para especificação de cor.

P3: Por que um resistor em série é necessário mesmo se a tensão da minha fonte de alimentação corresponder à V_F?

do LED?_Fé um valor típico com uma faixa. Uma pequena mudança na tensão pode causar uma grande mudança na corrente devido à curva exponencial I-V do LED. Um resistor em série torna a corrente muito menos sensível a variações na tensão de alimentação e na V_F, proporcionando operação estável e segura.

P4: Posso usar este LED para iluminação interior automotiva?

R4: Esta folha de dados afirma que o LED é para "equipamento eletrónico comum". Aplicações que requerem fiabilidade excecional, como automóvel, aviação ou dispositivos médicos, requerem consulta ao fabricante e provavelmente um produto qualificado para padrões específicos de grau automotivo (ex.: AEC-Q102). Este produto padrão pode não ser adequado.

11. Estudo de Caso de Design Prático

Cenário:Projetar um indicador de duplo estado para uma unidade de fonte de alimentação. Verde indica "Energia Ligada/Saída OK", e vermelho indica "Falha/Sobrecarga".

Implementação:

1. Design do Circuito:Use uma configuração de cátodo comum (verifique no desenho do encapsulamento). Conecte os dois ânodos (vermelho e verde) aos pinos GPIO do microcontrolador ou circuitos lógicos através de resistores limitadores de corrente separados. O cátodo comum conecta-se ao terra.

2. Cálculo do Resistor:Assumindo uma fonte de 5V (V_CC), I_Falvo = 20mA, e V_Ftípica de 2.4V (Vermelho) e 2.6V (Verde).

- R_vermelho= (V_CC- V_{F_vermelho}) / I_F= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Use um resistor padrão de 130 Ω ou 150 Ω.

- R_verde= (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Use um resistor padrão de 120 Ω.

3. Layout da PCB:Coloque o LED no painel frontal. Certifique-se de que os furos para os terminais correspondem ao espaçamento especificado. Mantenha outros componentes geradores de calor afastados para evitar impacto térmico no desempenho do LED.

4. Software/Lógica:Garanta que a lógica de acionamento impeça que ambos os LEDs fiquem ligados continuamente ao mesmo tempo, se não for desejado, para gerir a dissipação de potência.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões do material tipo n recombinam-se com lacunas do material tipo p na região ativa. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor utilizado. Neste dispositivo, AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) é usado para ambos os chips, vermelho e verde, com diferentes composições de material produzindo as diferentes bandas proibidas necessárias para emissão vermelha (~650 nm) e verde (~565 nm).

13. Tendências Tecnológicas

A indústria de LED continua a evoluir para maior eficiência, maior fiabilidade e aplicação mais ampla. Para LEDs indicadores como este, as tendências incluem:

- Miniaturização:Desenvolvimento de tamanhos de encapsulamento menores (ex.: 3mm, 2mm, 1.6mm) mantendo ou melhorando a saída de luz.

- Desempenho Aprimorado:Melhorias contínuas nos materiais AlInGaP e InGaN (para azul/verde/branco) levam a maior eficácia luminosa (mais luz por watt).

- Integração:Adoção crescente de encapsulamentos multi-chip (RGB, bi-color, tri-color) e até LEDs com controladores integrados (ICs) para aplicações de iluminação inteligente.

- Robustez:Materiais e designs de encapsulamento melhorados para maior resistência à humidade, ciclagem térmica e tensão mecânica, expandindo-se para ambientes mais exigentes.

Embora os LEDs de montagem através de furo permaneçam vitais para muitas aplicações, os LEDs de dispositivo de montagem em superfície (SMD) dominam novos designs devido à sua adequação para montagem automatizada pick-and-place, pegada menor e perfil mais baixo.