Ficha Técnica da Lâmpada LED Azul LTL-R42FTBN4D - Diâmetro 5mm - Tensão Direta 3.8V - Corrente 20mA - Potência 117mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTL-R42FTBN4D, uma lâmpada LED indicadora de montagem furo passante. Este dispositivo faz parte de uma família de LEDs oferecidos em vários tamanhos de encapsulamento, incluindo formas de 3mm, 4mm, 5mm, retangulares e cilíndricas, projetados para atender às necessidades de diversas aplicações de indicação de status em múltiplas indústrias. O modelo específico LTL-R42FTBN4D é caracterizado pela sua emissão azul, utilizando um chip semicondutor de InGaN com um comprimento de onda de pico típico de 470nm, alojado em um encapsulamento padrão T-1 (5mm) com uma lente difusa branca.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LTL-R42FTBN4D é projetado para confiabilidade e facilidade de integração em circuitos eletrónicos. As suas principais características incluem um design otimizado para montagem simples em placas de circuito, contribuindo para processos de fabrico eficientes. O dispositivo possui baixo teor de halogéneo, alinhando-se com considerações ambientais e regulatórias. É totalmente compatível com níveis lógicos de circuitos integrados, exigindo apenas uma baixa corrente de acionamento, o que simplifica o design da fonte de alimentação e reduz o consumo geral de energia do sistema. A lente difusa branca proporciona um ângulo de visão amplo e uniforme, melhorando a visibilidade. Além disso, o LED oferece alta eficiência luminosa, fornecendo um brilho intenso enquanto mantém uma baixa dissipação de potência.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Este LED é adequado para um amplo espectro de aplicações que requerem indicação visual de status clara e confiável. Os principais mercados-alvo incluem a indústria de computadores, onde pode ser usado para luzes de alimentação, atividade do disco ou status de rede em desktops, servidores e periféricos. No setor de comunicações, é aplicável para indicadores em routers, switches, modems e outros equipamentos de rede. Eletrónicos de consumo, como equipamentos de áudio/vídeo, eletrodomésticos e vários dispositivos portáteis, representam outra área de aplicação significativa. A sua robustez também o torna adequado para uso em painéis de controlo industrial e instrumentação.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos limites e características operacionais do dispositivo é crucial para um design confiável.

2.1 Limites Máximos Absolutos

Estes limites definem os níveis de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Os limites máximos absolutos são especificados a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C. A dissipação de potência contínua máxima é de 117 miliwatts. O dispositivo pode suportar uma corrente direta contínua de 20mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico de 100mA, mas apenas sob condições estritas: um ciclo de trabalho de 1/10 ou menos e uma largura de pulso não superior a 10 microssegundos. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento estende-se de -55°C a +100°C. Durante a soldadura, os terminais podem suportar uma temperatura de 260°C por um máximo de 5 segundos, desde que o ponto de soldadura esteja a pelo menos 2.0mm (0.079 polegadas) do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação, tipicamente a TA=25°C e uma corrente direta (IF) de 20mA. A intensidade luminosa (Iv) tem um valor típico de 400 milicandelas (mcd), com um mínimo garantido de 180 mcd e um máximo de 880 mcd, sujeito a uma tolerância de teste de ±15%. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é de 60 graus. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é de 468 nm. O comprimento de onda dominante (λd), que define perceptualmente a cor, varia de 460 nm a 475 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de 25 nm. A tensão direta (VF) mede tipicamente 3.8V, com um máximo de 3.8V. A corrente reversa (IR) é no máximo de 10 microamperes quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada; é crucial notar que este dispositivo não foi projetado para operação sob polarização reversa.

3. Especificação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Classificação da Intensidade Luminosa

A saída luminosa é classificada em bins identificados por um código de uma letra. Cada bin tem um valor mínimo e máximo de intensidade definido, medido em milicandelas (mcd) a IF=20mA. A estrutura de classificação é a seguinte: Bin H (180-240 mcd), Bin J (240-310 mcd), Bin K (310-400 mcd), Bin L (400-520 mcd), Bin M (520-680 mcd) e Bin N (680-880 mcd). Uma tolerância de ±15% aplica-se aos limites de cada bin. O código de bin específico para intensidade está marcado em cada saco de embalagem, permitindo aos designers selecionar LEDs com a faixa de brilho desejada para a sua aplicação.

3.2 Classificação do Comprimento de Onda Dominante

A cor, definida pelo comprimento de onda dominante, também é classificada para garantir consistência de tonalidade. Os bins são identificados por um código alfanumérico (ex: B07, B08, B09). As faixas de comprimento de onda correspondentes são: B07 (460.0 - 465.0 nm), B08 (465.0 - 470.0 nm) e B09 (470.0 - 475.0 nm). Uma tolerância apertada de ±1 nanómetro é mantida para cada limite de bin. Esta classificação precisa é essencial para aplicações onde a correspondência de cor entre múltiplos LEDs é crítica.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Representações gráficas das características-chave fornecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo em condições variáveis.

A ficha técnica inclui curvas características típicas, que são inestimáveis para análise de design. Estas curvas representam visualmente a relação entre a corrente direta e a intensidade luminosa, mostrando como a saída de luz aumenta com a corrente. Elas também ilustram a relação entre a tensão direta e a corrente direta, que é necessária para calcular o resistor limitador de corrente apropriado. Além disso, as curvas de dependência da temperatura mostrariam tipicamente como parâmetros como a intensidade luminosa e a tensão direta variam com mudanças na temperatura ambiente ou de junção, embora pontos de dados de curva específicos não sejam detalhados no texto fornecido. Os designers devem consultar os dados gráficos completos para entender os requisitos de derating e o desempenho em temperaturas não padrão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno e Tolerâncias

O LED está em conformidade com um contorno padrão de embalagem redonda furo passante T-1 (5mm). Todas as dimensões são fornecidas em milímetros, com uma conversão para polegadas. A tolerância geral para dimensões é de ±0.25mm (0.010 polegadas), a menos que uma nota específica indique o contrário. Notas mecânicas importantes incluem: a protrusão máxima da resina sob o flange é de 1.0mm (0.04 polegadas); o espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais emergem do corpo do encapsulamento. Os designers devem incorporar estas tolerâncias no seu layout de PCB e designs mecânicos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseamento adequado é essencial para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Armazenamento e Limpeza

Para armazenamento a longo prazo, o ambiente não deve exceder 30°C ou 70% de humidade relativa. Os LEDs removidos da sua embalagem original, protetora contra humidade, devem idealmente ser usados dentro de três meses. Para armazenamento prolongado fora da embalagem original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Se for necessária limpeza, apenas devem ser usados solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

6.2 Formação dos Terminais

Se os terminais precisarem de ser dobrados, isto deve ser feito antes do processo de soldadura e à temperatura ambiente normal. A dobra deve ser feita num ponto não mais próximo do que 3mm da base da lente do LED. Crucialmente, a base do próprio suporte dos terminais não deve ser usada como fulcro durante a dobra, pois isto pode tensionar a fixação interna do chip e causar falha.

6.3 Parâmetros do Processo de Soldadura

Uma folga mínima de 2mm deve ser mantida entre a base da lente e o ponto de soldadura. Deve-se evitar mergulhar a lente na solda. Nenhum stress externo deve ser aplicado aos terminais enquanto o LED está a alta temperatura. As condições recomendadas são:
Soldadura Manual (Ferro):Temperatura máxima 350°C, tempo máximo 3 segundos por terminal (uma única vez).
Soldadura por Onda:Pré-aquecimento a um máximo de 100°C por até 60 segundos. Onda de solda a um máximo de 260°C por até 5 segundos. A posição de imersão deve garantir que a solda não chegue a menos de 2mm da base da lente.
Exceder estes limites de temperatura ou tempo pode causar deformação da lente ou falha catastrófica do LED.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O LTL-R42FTBN4D está disponível em quantidades de embalagem padrão para se adequar a diferentes escalas de produção. A unidade base é um saco de embalagem, disponível em quantidades de 1000, 500, 200 ou 100 peças por saco. Para volumes maiores, dez destes sacos de embalagem são combinados numa caixa interna, totalizando 10.000 peças. Finalmente, oito caixas internas são embaladas numa caixa externa principal, fornecendo uma quantidade a granel de 80.000 peças por caixa externa. É notado que, dentro de um lote de envio, apenas a embalagem final pode conter uma quantidade não completa.

8. Recomendações de Design de Aplicação

8.1 Design do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme quando múltiplos LEDs estão conectados em paralelo, é fortemente recomendado usar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED. O esquema rotulado "Modelo de Circuito (A)" na ficha técnica ilustra esta abordagem correta. Simplesmente conectar LEDs em paralelo sem resistores individuais (como no "Modelo de Circuito (B)") é desencorajado porque pequenas variações na característica de tensão direta (Vf) de cada LED farão com que a corrente se divida de forma desigual, levando a diferenças notáveis no brilho.

8.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Este LED é suscetível a danos por descarga eletrostática ou surtos de energia. É aconselhado um programa abrangente de controlo de ESD para manuseamento e montagem. Medidas-chave incluem: operadores a usar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas; garantir que todo o equipamento, estações de trabalho e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados; e usar ionizadores para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico devido ao atrito. Um programa de formação e certificação para pessoal que trabalha na área segura contra estática também é recomendado.

9. Comparação Técnica e Considerações de Design

Comparado com LEDs de lente não difusa ou transparente, a lente difusa branca do LTL-R42FTBN4D oferece um ângulo de visão mais amplo e uniforme, tornando-o superior para aplicações onde o indicador precisa de ser visível a partir de vários ângulos. A sua baixa exigência de corrente torna-o compatível com acionamento direto a partir de pinos GPIO de microcontroladores, muitas vezes sem a necessidade de um estágio de driver de transístor, simplificando o design do circuito. Os designers devem calcular cuidadosamente o valor do resistor em série com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (usando o valor máximo de 3.8V para um design conservador) e na corrente direta desejada (tipicamente 20mA ou menos para uma vida mais longa). A dissipação de potência no resistor também deve ser verificada.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 5V?
R: Sim, mas deve usar um resistor limitador de corrente em série. O valor pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - Vf_LED) / If. Usando valores típicos (5V - 3.8V) / 0.020A = 60 ohms. Um resistor padrão de 62 ou 68 ohms seria adequado, garantindo que a corrente permanece perto ou abaixo de 20mA.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λP) é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta (468 nm). O comprimento de onda dominante (λd) é derivado das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE e representa o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida da luz (460-475 nm). Para design, o comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor.

P: Como interpreto o código de bin de intensidade luminosa?
R: O código de bin (ex: H, J, K) impresso no saco indica a faixa mínima e máxima garantida de saída de luz para os LEDs dentro. Para brilho consistente numa matriz, especifique e use LEDs do mesmo bin de intensidade.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar uma barra de status com 4 LEDs para um switch de rede.A barra deve indicar a velocidade da ligação (ex: 10/100/1000 Mbps) e atividade. Usando o LTL-R42FTBN4D, o designer faria: 1) Selecionar LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex: Bin K) e bin de comprimento de onda dominante (ex: B08) para uniformidade. 2) Para uma alimentação de microcontrolador de 3.3V, calcular o resistor em série: R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = -25 ohms. Este resultado negativo indica que 3.3V é insuficiente para polarizar diretamente o LED a 20mA. O designer deve usar uma tensão de alimentação mais alta (como 5V) ou acionar o LED a uma corrente mais baixa, aceitando brilho reduzido. Com uma fonte de 5V, um resistor de 68 ohms produziria aproximadamente 17.6mA, o que é seguro e fornece bom brilho. 3) Garantir que os furos da PCB são dimensionados para o diâmetro do terminal de 0.6mm e manter a folga de 2mm entre a solda e o corpo. 4) Programar o microcontrolador para acender os LEDs apropriados com base no status da rede.

12. Princípio de Operação

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as 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 de energia do material semicondutor utilizado. O LTL-R42FTBN4D utiliza um semicondutor composto de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que é projetado para ter uma banda proibida correspondente à emissão de luz azul com um pico em torno de 470 nanómetros. A lente epóxi difusa branca encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e dispersa a luz emitida para criar um amplo ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LED furo passante, embora maduro, continua a ver melhorias incrementais em eficiência e confiabilidade. Tendências na indústria mais ampla de LED, como o desenvolvimento de materiais com maior eficiência quântica interna e técnicas de encapsulamento melhoradas para melhor gestão térmica e extração de luz, beneficiam indiretamente todas as formas de LED. Existe uma constante busca por tensões diretas mais baixas e maior eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica). Para aplicações de indicação, a demanda por cor e brilho consistentes (classificação apertada) permanece alta, impulsionada pela automação e expectativas de qualidade nos produtos finais. Embora os LEDs de montagem em superfície (SMD) dominem novos designs devido ao seu tamanho menor e adequação para montagem automatizada pick-and-place, os LEDs furo passante mantêm mercados significativos em prototipagem, kits educacionais, setores de reparação e aplicações onde a robustez mecânica ou a montagem manual é preferida.