Ficha Técnica de LED Bicolor T-1 3/4 - Diâmetro 5.0mm - Tensão 2.0-2.6V - Potência 75-120mW - Vermelho/Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED bicolor de montagem através de furo (through-hole), alojado numa embalagem difusa padrão T-1 3/4 (5mm). O dispositivo integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento: um que emite no espectro vermelho utilizando tecnologia AllnGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), e outro que emite no espectro verde utilizando tecnologia GaP (Fosfeto de Gálio). Este design permite a geração de duas cores a partir de um único componente, sendo útil para indicadores de estado, sinais de dois estados e displays multicolor simples. A lente branca difusa proporciona um ângulo de visão amplo e uma saída de luz suave e uniformemente dispersa. O produto é projetado para aplicações de indicação de propósito geral em eletrónica de consumo, controlos industriais e instrumentação.

1.1 Vantagens Principais

• Fonte de Duas Cores:A integração dos chips vermelho e verde num único encapsulamento economiza espaço na placa e simplifica a montagem em comparação com a utilização de dois LEDs separados.
• Saída de Luz Equilibrada:Os chips são selecionados e emparelhados para fornecer características de saída de luz uniformes, garantindo uma aparência consistente na aplicação.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem uma longa vida operacional, tipicamente superior a 50.000 horas, devido à ausência de filamentos ou partes móveis.
• Baixo Consumo de Energia:Opera com correntes baixas padrão (ex.: 20mA), tornando-o energeticamente eficiente e adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Conformidade Ambiental:O produto é fabricado para ser livre de chumbo (Pb-Free) e em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou próximos destes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho fiável.

• Dissipação de Potência (P_d):75 mW para o chip Vermelho, 120 mW para o chip Verde. Esta é a quantidade máxima de potência que o chip LED pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA para ambas as cores. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico:90 mA para ambas as cores, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Isto permite flashes breves e de alta intensidade.
• Fator de Redução (Derating):0.4 mA/°C para ambas as cores. Para temperaturas ambientes acima de 50°C, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida linearmente por este fator para evitar sobreaquecimento.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a esta pode causar ruptura da junção.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-55°C a +100°C. O dispositivo pode ser armazenado e operado dentro desta gama completa.
• Temperatura de Soldadura dos Terminais:260°C durante 5 segundos, medidos a 2.0mm do corpo do LED. Isto define a janela de processo para soldadura manual ou por onda.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a T_A=25°C e I_F=20mA, representando condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_v):Uma medida chave do brilho percebido.
  • Vermelho (AllnGaP):Típico 180 mcd, variando de um mínimo de 110 mcd a um máximo de 310 mcd.
  • Verde (GaP):Típico 50 mcd, variando de um mínimo de 30 mcd a um máximo de 85 mcd.
  • A garantia inclui uma tolerância de ±15% nestes valores.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Aproximadamente 30 graus para ambas as cores. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor no eixo. A lente difusa cria esta característica de visão ampla.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão através do LED quando em operação.
  • Vermelho:Típico 2.4V (gama 2.0V - 2.4V).
  • Verde:Típico 2.6V (gama 2.1V - 2.6V).
  • A diferença na V_Fdeve-se às diferentes energias de bandgap dos materiais AllnGaP e GaP.
• Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte. Vermelho: ~650 nm. Verde: ~565 nm.
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor. Vermelho: 634-644 nm. Verde: 563-580 nm.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):A largura de banda da luz emitida. Vermelho: ~20 nm. Verde: ~30 nm. Uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Corrente Reversa (I_R):< 100 μA a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Capacitância (C):Medida a polarização zero. Vermelho: ~80 pF. Verde: ~35 pF. Este parâmetro pode ser relevante em aplicações de comutação de alta frequência.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para gerir as variações naturais no processo de fabrico de semicondutores, os LEDs são classificados em grupos de desempenho (bins). Esta parte utiliza um código de bin de dois caracteres (X-X) representando o bin de intensidade luminosa para o chip Vermelho e o chip Verde, respetivamente.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Bins do Chip Vermelho (AllnGaP):

F: 110 - 140 mcd

G: 140 - 180 mcd

H: 180 - 240 mcd

J: 240 - 310 mcd

Bins do Chip Verde (GaP):

A: 30 - 38 mcd

B: 38 - 50 mcd

C: 50 - 65 mcd

D: 65 - 85 mcd

Exemplo:Um código de bin \"H-B\" indica um chip Vermelho do bin H (180-240 mcd) emparelhado com um chip Verde do bin B (38-50 mcd). Os projetistas podem especificar bins para garantir consistência de brilho entre múltiplas unidades numa montagem. Aplica-se uma tolerância de ±15% a cada limite de bin.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), as suas implicações gerais são aqui analisadas com base na física padrão dos LEDs.

4.1 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-V)

A saída de luz (I_v) é aproximadamente proporcional à corrente direta (I_F) numa gama significativa. Operar acima dos 20mA recomendados aumentará o brilho, mas também gerará mais calor, podendo reduzir a vida útil e alterar a cor. Operar abaixo de 20mA diminuirá a saída. A relação é linear apenas dentro de certos limites; a correntes muito altas, a eficiência diminui (redução da eficácia).

4.2 Dependência da Temperatura

O desempenho do LED é sensível à temperatura.

• Tensão Direta (V_F):Diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Tem um coeficiente de temperatura negativo menor.
• Intensidade Luminosa (I_v):Diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Temperaturas ambientes elevadas ou corrente de acionamento excessiva que leve a auto-aquecimento reduzirão a saída de luz. O fator de redução (0.4 mA/°C acima de 50°C) é aplicado para gerir este efeito térmico.
• Comprimento de Onda:Os comprimentos de onda de pico e dominante tipicamente deslocam-se ligeiramente (geralmente para comprimentos de onda mais longos) com o aumento da temperatura.

4.3 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral referenciado (Fig.1) mostraria a potência radiante relativa versus comprimento de onda para cada chip. O chip Vermelho AllnGaP tipicamente exibe um pico mais estreito e simétrico centrado em torno de 650 nm. O chip Verde GaP tem um pico mais largo em torno de 565 nm. O comprimento de onda dominante é calculado a partir deste espectro utilizando os padrões colorimétricos CIE para definir a tonalidade percebida.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo utiliza um encapsulamento radial com terminais padrão T-1 3/4 com uma lente de epóxi branca difusa. Notas dimensionais chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (polegadas fornecidas entre parênteses).
• Aplica-se uma tolerância padrão de ±0.25mm (±0.010\") salvo indicação em contrário.
• A resina sob o flange pode sobressair até 1.0mm no máximo.
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do encapsulamento, o que é crítico para o design da área de montagem na PCB.

5.2 Identificação de Polaridade e Formação dos Terminais

Tipicamente, o terminal mais longo denota o ânodo (lado positivo). Para um LED bicolor com dois ânodos e um cátodo comum (ou vice-versa, dependendo do circuito interno), o esquema interno da ficha técnica definirá a pinagem. Durante a formação dos terminais, a dobra deve ser feita a pelo menos 3mm da base da lente para evitar stress na vedação. A formação deve ser feita à temperatura ambiente e antes do processo de soldadura.

5.3 Corte Transversal e Materiais

O componente é construído a partir de:

1. Estrutura de Terminais (Lead Frame):Liga de ferro com revestimento de cobre e prata, acabado com banho de solda para melhor soldabilidade.
2. Colagem do Chip (Die Bond):Pasta de epóxi com prata que fixa os chips semicondutores à estrutura de terminais.
3. Chips LED:Chips separados de AllnGaP (Vermelho) e GaP (Verde).
4. Fio de Ligação (Bonding Wire):Fio de ouro que liga o topo dos chips aos respetivos postes da estrutura de terminais.
5. Encapsulamento:Resina epóxi com um endurecedor forma a lente difusa e fornece proteção ambiental.
6. Peso do Produto:Aproximadamente 0.36 gramas.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Parâmetros do Processo de Soldadura

Soldadura Manual (Ferro):

• Temperatura: 350°C - 400°C no máximo.
• Tempo: 3.0 segundos no máximo por terminal.
• Distância: Manter pelo menos 2.0mm de distância entre a base da lente e o ponto de solda.

Soldadura por Onda:

• Temperatura de Pré-aquecimento: < 100°C no máximo.
• Tempo de Pré-aquecimento: < 60 segundos no máximo.
• Temperatura da Onda de Solda: < 260°C no máximo.
• Tempo de Contacto: < 5 segundos no máximo.

Aviso Crítico:Temperatura ou tempo excessivos podem derreter a lente de epóxi, causar deslaminamento interno ou destruir a junção semicondutora. Nunca imergir a lente na solda.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

• Condições de Armazenamento:Não deve exceder 30°C e 70% de humidade relativa.
• Vida de Prateleira:Uma vez removidos da embalagem original à prova de humidade, os componentes devem ser utilizados dentro de três meses.
• Armazenamento de Longo Prazo:Para períodos prolongados fora da embalagem original, armazenar num recipiente selado com dessecante ou numa atmosfera de azoto.
• Limpeza:Utilizar apenas solventes à base de álcool como álcool isopropílico (IPA). Evitar limpeza agressiva ou ultrassónica que possa stressar o encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

Os componentes são embalados em sacos anti-estáticos para prevenir danos por descarga eletrostática.

• Unidade Básica:500 peças ou 250 peças por saco de embalagem.
• Caixa Interna:Contém 16 sacos de embalagem, totalizando 8.000 peças.
• Caixa Externa (Caixa de Expedição):Contém 8 caixas internas, totalizando 64.000 peças.
• Em qualquer lote de expedição, apenas a embalagem final pode conter uma quantidade não completa.

7.2 Interpretação do Número de Peça

O número de peça LTL30EKDFGJ segue um sistema de codificação interno. Embora a lógica completa não seja aqui divulgada, tipicamente codifica atributos como tipo de encapsulamento (T-1 3/4), cor (Bicolor), estilo da lente (Difusa) e os códigos específicos de bin de intensidade (ex.: \"J\" para Vermelho, implícito pelo contexto). O sufixo \"FGJ\" provavelmente está relacionado com a classificação de desempenho (binning).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED bicolor é ideal para aplicações que requerem indicação de dois estados a partir de um único ponto:

• Indicadores de Estado:Ligado (Verde) / Em Espera (Vermelho) ou Normal (Verde) / Falha (Vermelho).
• Alarmes de Dois Estados:Aviso (Vermelho Intermitente) / Limpo (Verde).
• Displays Simples:Luzes básicas de painel, retroiluminação para interruptores ou legendas onde são necessárias duas cores.
• Eletrónica de Consumo:Estado de carregamento, indicadores de conectividade em routers, modems ou equipamento de áudio.
• Controlos Industriais:Indicadores de estado de máquinas, sinais de aprovação/rejeição.

8.2 Considerações de Design de Circuito

Acionamento por Corrente é Essencial:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A tensão direta (V_F) tem uma tolerância e varia com a temperatura. Não é recomendado ligar LEDs diretamente a uma fonte de tensão ou em paralelo sem limitação de corrente individual, pois pequenas diferenças na V_Fcausarão um desequilíbrio significativo na partilha de corrente e no brilho.

Circuito Recomendado (Modelo A):Utilizar uma resistência limitadora de corrente em série para cada chip LED (ou cada canal de cor do LED bicolor). O valor da resistência é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um LED Verde (V_F~2.6V) a 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Isto garante brilho estável e equilibrado.

Gestão de Calor:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir ventilação adequada se utilizado em temperaturas ambientes elevadas ou espaços fechados. Cumprir as diretrizes de redução de corrente acima de 50°C.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com a utilização de dois LEDs monocromáticos discretos, esta solução bicolor integrada oferece vantagens claras:

• Eficiência de Espaço:Uma área de montagem de componente versus duas.
• Simplicidade de Montagem:Uma operação de colocação e soldadura versus duas, reduzindo custos e potenciais defeitos.
• Alinhamento Óptico:Garante que as fontes vermelha e verde estão co-localizadas, fornecendo um ponto visual consistente.

Comparado com um LED tricolor (RGB), este dispositivo é mais simples, frequentemente tem uma saída de luz mais elevada por cor devido a chips dedicados, e requer menos linhas de controlo (2 ânodos vs. 3 para um RGB de cátodo comum), tornando-o adequado para aplicações onde apenas dois estados distintos são necessários sem a complexidade da mistura de cores.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

R: Depende da capacidade de fornecimento/receção de corrente do pino. A maioria dos pinos de MCU pode fornecer/receber até 20-25mA, o que corresponde à corrente típica do LED. No entanto, DEVE incluir uma resistência em série para limitar a corrente. Nunca ligue um LED diretamente entre um pino do MCU e a alimentação ou terra.

P2: Por que as tensões diretas típicas são diferentes para o Vermelho e o Verde?

R: A tensão direta é determinada pela energia de bandgap do material semicondutor. O Fosfeto de Gálio (GaP, Verde) tem um bandgap maior que o Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AllnGaP, Vermelho), exigindo uma tensão ligeiramente mais alta para \"ligar\" e conduzir corrente.

P3: O que significa o código de bin e preciso de o especificar?

R: O código de bin (ex.: H-B) indica a gama garantida de intensidade luminosa para os chips Vermelho e Verde. Para aplicações onde a uniformidade do brilho entre múltiplas unidades é crítica (ex.: um painel de indicadores idênticos), especificar um bin apertado é importante. Para indicadores únicos não críticos, uma gama de bin mais ampla é aceitável.

P4: Como identifico o ânodo e o cátodo para cada cor?

R: A pinagem específica (ânodo comum ou cátodo comum) é definida pelo diagrama de circuito interno, que deve ser consultado na ficha técnica completa. Tipicamente, para um LED bicolor de 3 pinos, o pino do meio é o terminal comum, e os dois pinos exteriores são para as cores individuais.

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

11.1 Indicador de Energia de Duplo Estado

Cenário:Um dispositivo precisa de um indicador para mostrar \"Energia da Rede Presente\" (Verde) e \"Bateria a Carregar\" (Vermelho).

Implementação:Utilizar o LED bicolor. Ligar o ânodo Verde através de uma resistência a uma linha regulada de 5V que está ativa quando a energia da rede está ligada. Ligar o ânodo Vermelho através de uma resistência a um sinal de controlo do circuito de carregamento que fica em nível alto durante o carregamento. Utilizar um cátodo comum ligado à terra. Um transistor simples ou uma porta lógica pode acionar os ânodos se os sinais de controlo forem fracos.

11.2 Sistema de Alerta Simples de Dois Estados

Cenário:Um módulo de sensor precisa de um alerta visual: Verde fixo para \"Normal\"