Lâmpada LED Verde de Montagem Through-Hole 525nm - 3.0mm Diâmetro - 2.4-3.3V - 64mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED verde de montagem through-hole, projetada para uso em um suporte plástico preto de ângulo reto (CBI - Circuit Board Indicator). O produto é uma fonte de luz de estado sólido que oferece baixo consumo de energia e alta eficiência. É um produto sem chumbo, em conformidade com as diretivas RoHS. A cor emitida é verde, com um comprimento de onda dominante de 525nm, utilizando tecnologia InGaN. O dispositivo é fornecido em embalagem de fita e carretel para processos de montagem automatizada.

1.1 Vantagens Principais

• Projetado para facilitar a montagem na placa de circuito.
• Confiabilidade de estado sólido com longa vida operacional.
• Baixo consumo de energia e alta eficiência luminosa.
• Construção ecológica, sem chumbo e em conformidade com a RoHS.
• Disponível em formato de suporte de ângulo reto empilhável para montagem versátil.
• Fornecido em fita e carretel para produção eficiente em grande volume.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma ampla gama de aplicações em vários setores, incluindo:

• Periféricos de computador e indicadores de status.
• Equipamentos de comunicação.
• Eletrônicos de consumo.
• Painéis de controle industrial e máquinas.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência (Pd):64 mW - A potência máxima que o LED pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (IFP):60 mA - Permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 1/10, largura de pulso ≤ 10μs).
• Corrente Direta Contínua (IF):20 mA - A corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável.
• Faixa de Temperatura de Operação:-30°C a +85°C - A faixa de temperatura ambiente para o funcionamento normal do dispositivo.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C - A faixa de temperatura segura para o dispositivo quando não está em operação.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por no máximo 5 segundos, medido a 2,0mm do corpo do LED. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou manual.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED sob condições padrão de teste (TA=25°C, IF=10mA, salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (Iv):180 a 880 mcd. Esta ampla faixa é gerenciada através de um sistema de binning (ver Seção 4). A medição utiliza um sensor/filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho humano CIE.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):100 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo), indicando um padrão de visualização relativamente amplo, típico de uma lente difusa.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):530 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):525 a 535 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura de banda espectral medida na metade da intensidade máxima, indicando a pureza da cor.
• Tensão Direta (VF):2,4 a 3,3 V a 10mA. Esta faixa deve ser considerada ao projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (IR):10 μA máximo a VR=5V.Importante:O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização.

3. Especificação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Os projetistas devem especificar os códigos de bin ao fazer o pedido para garantir o desempenho dentro de uma faixa definida.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

O binning é realizado a uma corrente direta de 10mA. A tolerância para cada limite de bin é de ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Mín) a 310 mcd (Máx)
• Bin KL:310 mcd (Mín) a 520 mcd (Máx)
• Bin MN:520 mcd (Mín) a 880 mcd (Máx)

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O binning é realizado a uma corrente direta de 10mA. A tolerância para cada limite de bin é de ±1nm.

• Bin G09:516,0 nm (Mín) a 520,0 nm (Máx)
• Bin G10:520,0 nm (Mín) a 527,0 nm (Máx)
• Bin G11:527,0 nm (Mín) a 535,0 nm (Máx)

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, as seguintes interpretações são baseadas no comportamento padrão de LEDs e nos parâmetros fornecidos:

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A tensão direta (VF) tem uma faixa especificada de 2,4V a 3,3V a 10mA. A característica I-V é exponencial. Operar o LED acima de sua corrente nominal causará um aumento significativo na tensão direta e na dissipação de potência, potencialmente excedendo as especificações máximas. Um driver de corrente constante é fortemente recomendado em vez de uma fonte de tensão constante para garantir saída luminosa estável e longevidade.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação recomendada. No entanto, a eficiência pode diminuir em correntes muito altas devido ao aumento dos efeitos térmicos. Os valores Iv especificados são a 10mA; operar na corrente contínua máxima de 20mA produzirá maior intensidade, mas deve ser feito com um gerenciamento térmico cuidadoso.

4.3 Dependência da Temperatura

A intensidade luminosa dos LEDs normalmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Embora a ficha técnica forneça limites de temperatura de operação (-30°C a +85°C), a saída de luz real no limite superior será menor do que a 25°C. Para aplicações que requerem brilho estável em uma ampla faixa de temperatura, o projeto térmico na PCB e a possível compensação de brilho no circuito de acionamento devem ser considerados.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Montagem

O LED é projetado para encaixar em um suporte plástico preto de ângulo reto específico. As notas mecânicas principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo especificação em contrário.
• O material do suporte é plástico preto.
• A própria lâmpada LED possui uma lente difusa verde.
• Para montagem, os terminais devem ser dobrados em um ponto a pelo menos 3mm da base da lente do LED. A base do "lead frame" não deve ser usada como ponto de apoio durante a dobra.

5.2 Especificação de Embalagem

O dispositivo é fornecido no formato padrão da indústria de fita e carretel.

• Fita Porta-Componentes:Feita de liga de poliestireno condutivo preto, com espessura de 0,50 ±0,06 mm.
• Capacidade do Carretel:400 peças por carretel de 13 polegadas.
• Embalagem da Caixa:
  • 1 carretel é embalado com um dessecante e um cartão indicador de umidade em um Saco de Barreira de Umidade (MBB).
  • 2 MBBs (total de 800 peças) são embalados em uma Caixa Interna.
  • 10 Caixas Internas (total de 8.000 peças) são embaladas em uma Caixa Externa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Armazenamento e Manuseio

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% UR. Usar dentro de um ano após a abertura do saco à prova de umidade.
• Embalagem Aberta:Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. Os componentes devem passar pelo processo de reflow por infravermelho (IR) dentro de 168 horas (1 semana) após a exposição. Para armazenamento além de 168 horas, fazer o "baking" a 60°C por pelo menos 48 horas antes da soldagem para evitar danos induzidos por umidade ("popcorning") durante o reflow.

6.2 Processo de Soldagem

Uma distância mínima de 2mm deve ser mantida entre a base da lente/suporte e o ponto de solda.

• Ferro de Solda:Temperatura máxima 350°C, tempo máximo 3 segundos por junta. Aplicar apenas uma vez.
• Soldagem por Onda:Temperatura máxima de pré-aquecimento 120°C por até 100 segundos. Temperatura máxima da onda de solda 260°C por no máximo 5 segundos.
• Limpeza:Usar solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, se necessário. Evitar produtos químicos agressivos.

6.3 Precauções de Aplicação

• Este LED é adequado para sinalização interna/externa e equipamentos eletrônicos em geral.
• Evitar aplicar tensão externa aos terminais durante a soldagem enquanto o LED estiver quente.
• Usar força mínima de fixação durante a montagem da PCB para evitar tensão mecânica no componente.
• Temperatura ou tempo excessivo de soldagem pode deformar a lente do LED e danificar o "die" interno.

7. Considerações de Projeto e Notas de Aplicação

7.1 Projeto de Circuito

Sempre usar um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de corrente constante. Calcular o valor do resistor usando a fórmula: R = (Vfonte - VF) / IF, onde VF deve ser considerado o valor máximo da ficha técnica (3,3V) para garantir que a corrente não exceda o limite mesmo com um LED de baixa VF. Para uma fonte de 5V e corrente alvo de 10mA, o resistor seria aproximadamente (5V - 3,3V) / 0,01A = 170 Ω. Um resistor padrão de 180 Ω seria uma escolha segura.

7.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa (64mW máx.), garantir uma dissipação de calor adequada da junção do LED prolonga a vida útil e mantém a estabilidade do brilho. O suporte plástico de ângulo reto fornece algum isolamento, mas o layout da PCB deve evitar colocar o LED perto de outras fontes de calor significativas. Para aplicações operando na corrente contínua máxima (20mA), as considerações térmicas tornam-se mais importantes.

7.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 100 graus e a lente difusa proporcionam uma emissão de luz ampla e suave, adequada para indicadores de status que precisam ser visíveis de vários ângulos. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, ópticas secundárias seriam necessárias. A cor verde (525-535nm) está em uma região de alta sensibilidade para o olho humano, tornando-a altamente eficaz para indicadores que chamam a atenção.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Este LED through-hole se diferencia pela sua integração com um suporte de ângulo reto dedicado (CBI), oferecendo uma solução completa e fácil de montar para indicadores. Comparado com LEDs de montagem em superfície (SMD), versões through-hole como esta geralmente oferecem resistência mecânica superior para aplicações sujeitas a vibração ou manuseio manual. A estrutura específica de binning para intensidade e comprimento de onda permite uma correspondência precisa de cor e brilho em painéis com múltiplos indicadores, uma vantagem chave sobre LEDs comoditizados sem binning ou com binning amplo. As diretrizes abrangentes de sensibilidade à umidade e soldagem também indicam um produto projetado para processos de fabricação robustos e confiáveis.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 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 físico no qual o LED emite a maior potência óptica. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que representa o comprimento de onda único que percebemos que a luz possui. Para LEDs verdes, eles geralmente são próximos, mas λd é o parâmetro mais relevante para especificação de cor.

9.2 Posso alimentar este LED continuamente com 20mA?

Sim, 20mA é a corrente direta contínua máxima recomendada. No entanto, operar neste máximo gerará mais calor e pode reduzir a vida útil do LED em comparação com operar em uma corrente mais baixa, como 10mA. Certifique-se de que a temperatura ambiente esteja dentro da especificação e considere o projeto térmico se muitos LEDs forem usados.

9.3 Por que a faixa de intensidade luminosa é tão ampla (180-880 mcd)?

Esta é a faixa total possível em toda a produção. O sistema de binning (HJ, KL, MN) divide esta faixa em grupos menores e mais consistentes. Você deve especificar o(s) código(s) de bin necessário(s) ao fazer o pedido para obter LEDs dentro de uma faixa de brilho previsível para sua aplicação.

9.4 É sempre necessário fazer o "baking" se o saco for aberto por mais de 168 horas?

Sim, fazer o "baking" a 60°C por 48 horas é fortemente recomendado para remover a umidade absorvida. Ignorar esta etapa corre o risco de acúmulo de pressão de vapor durante o processo de soldagem em alta temperatura, o que pode causar delaminação interna ou rachaduras ("popcorning"), levando a falhas imediatas ou latentes.

10. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um painel de indicadores de múltiplos status para um controlador industrial.

Um projetista precisa de indicadores verdes de "Sistema Normal" em um painel vertical. Ele escolhe este LED com o suporte de ângulo reto para fácil montagem na PCB e visualização lateral clara. Para garantir uma aparência uniforme, ele especifica o Bin KL para intensidade (310-520 mcd) e o Bin G10 para comprimento de onda (520-527 nm) em seu pedido de compra. Na PCB, ele posiciona os LEDs com um espaçamento centro a centro que corresponde à pegada do suporte. O circuito de acionamento usa uma linha de 5V e resistores limitadores de corrente de 180Ω para cada LED, definindo a corrente para ~10mA. Durante a montagem, a equipe de produção segue a regra de 168 horas de "floor life", fazendo o "baking" de qualquer carretel exposto antes de soldar a placa por onda. O resultado é um painel com indicadores verdes brilhantes e consistentes, claramente visíveis da posição do operador.

11. Princípio de Funcionamento

Este é um diodo emissor de luz (LED) semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua tensão direta característica (VF) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de InGaN determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde em aproximadamente 525-535 nm. A lente de epóxi difusa encapsula o "die" semicondutor, fornece proteção mecânica e molda a saída de luz em um amplo ângulo de visão.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os LEDs through-hole permaneçam vitais para robustez e certos tipos de montagem, a tendência mais ampla da indústria é em direção aos LEDs de montagem em superfície (SMD) devido ao seu tamanho menor, adequação para "pick-and-place" automatizado e melhor caminho térmico para a PCB. No entanto, versões through-hole como esta continuam a servir aplicações que requerem maior resistência da ligação mecânica, prototipagem manual mais fácil ou formatos ópticos específicos (como visualização em ângulo reto). Avanços em materiais semicondutores de cor direta e com conversão por fósforo continuam a melhorar a eficiência, a reprodução de cores e o brilho máximo de todos os tipos de LED, incluindo os pacotes through-hole. A ênfase no binning preciso e no manuseio da sensibilidade à umidade, como visto nesta ficha técnica, reflete o impulso da indústria em direção a maior confiabilidade e consistência tanto na eletrônica de consumo quanto na industrial.