Ficha Técnica de Lâmpada LED Vermelha Difusa de 3.1mm - Diâmetro 3.1mm - Tensão Direta 2.4V - Dissipação de Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para uma lâmpada LED com lente difusa, de montagem em furo passante. O dispositivo foi projetado para aplicações gerais de indicação e iluminação onde são necessários desempenho confiável e facilidade de montagem. O material componente principal é o AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecido pela sua alta eficiência e estabilidade na produção de luz vermelha. O produto está em conformidade com as diretivas RoHS, indicando que está livre de substâncias perigosas como chumbo (Pb).

As principais vantagens deste LED incluem a sua alta intensidade luminosa, que garante boa visibilidade mesmo em ambientes moderadamente iluminados. Apresenta baixo consumo de energia, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou aplicações onde a eficiência energética é prioritária. O dispositivo é compatível com circuitos integrados devido à sua baixa exigência de corrente, permitindo acionamento direto a partir de pinos GPIO de microcontroladores ou saídas lógicas com resistores limitadores de corrente apropriados. O encapsulamento de 3.1mm de diâmetro oferece um fator de forma versátil para montagem em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas especificações são definidas a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. A dissipação de potência contínua máxima é de 75 mW. A corrente direta de pico, permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms), é de 90 mA. A corrente contínua DC direta máxima recomendada é de 30 mA. Um fator de derating de 0.4 mA/°C aplica-se linearmente a partir de 50°C para cima, o que significa que a corrente segura de operação diminui à medida que a temperatura aumenta. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -40°C a +100°C e pode ser armazenado em temperaturas de -55°C a +100°C. Para soldagem, os terminais podem suportar 260°C por um máximo de 5 segundos quando medidos a 2.0 mm do corpo do LED.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

As características típicas de operação são medidas a T_A=25°C e a uma corrente direta (I_F) de 20 mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 85 mcd a um máximo de 310 mcd, com um valor típico de 240 mcd. Esta medição utiliza um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho humano CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):60 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo), característica de uma lente difusa que espalha a luz.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):632 nm. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 617 nm a 629 nm, com um valor típico de 621 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor (vermelha) do LED, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor indicaria uma fonte de luz mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.4 V, com um máximo de 2.4 V a I_F=20mA. O mínimo é 2.0 V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada. 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 Binagem

O produto é classificado em bins com base em parâmetros-chave de desempenho para garantir consistência dentro de um lote de produção ou para necessidades específicas de aplicação.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em três bins de intensidade, medidos em milicandelas (mcd) a 20mA:

• Bin EF:Mínimo 85 mcd, Máximo 140 mcd.
• Bin GH:Mínimo 140 mcd, Máximo 240 mcd.
• Bin J:Mínimo 240 mcd, Máximo 310 mcd.

A tolerância para cada limite de bin é de ±15%.

3.2 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

Os LEDs também são classificados pelo seu comprimento de onda dominante para controlar a consistência da cor:

• Bin H28:617.0 nm a 621.0 nm.
• Bin H29:621.0 nm a 625.0 nm.
• Bin H30:625.0 nm a 629.0 nm.

A tolerância para cada limite de bin é de ±1 nm. Os códigos de bin específicos para intensidade e comprimento de onda são tipicamente marcados na embalagem ou disponíveis junto ao fornecedor para permitir seleção precisa para aplicações críticas em cor ou brilho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF faça referência a curvas características típicas, o texto fornecido não inclui os gráficos reais. Com base no comportamento padrão do LED e nos parâmetros fornecidos, pode-se inferir a natureza dessas curvas. Acurva I-V (Corrente-Tensão)mostraria uma relação exponencial, com a tensão direta sendo aproximadamente 2.0-2.4V na corrente de teste de 20mA. Acurva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V-I_F)é geralmente linear na faixa normal de operação, indicando que a saída de luz é diretamente proporcional à corrente. Acurva Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambientemostraria um coeficiente negativo, significando que a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Acurva de Distribuição Espectralseria uma curva em forma de sino centrada no comprimento de onda de pico de 632 nm com uma largura a meia altura de 20 nm, definindo a cor vermelha emitida.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é acondicionado em um encapsulamento redondo de 3.1mm de diâmetro com uma lente difusa. Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros (polegadas); a tolerância padrão é de ±0.25mm, salvo especificação em contrário; a protrusão máxima da resina sob o flange é de 1.0mm; e o espaçamento dos terminais é medido onde os terminais emergem do corpo do encapsulamento. Um desenho dimensionado detalhado mostraria tipicamente o diâmetro do corpo, a forma da lente, o comprimento e o diâmetro dos terminais.

5.2 Identificação de Polaridade

Para LEDs de furo passante, a polaridade é geralmente indicada pelo comprimento do terminal (o terminal mais longo é o ânodo, positivo) ou por um ponto plano na borda da lente ou no flange de plástico. O cátodo (negativo) está tipicamente associado ao terminal mais curto ou ao lado com o ponto plano.

5.3 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados em sacos antiestáticos. As quantidades padrão de embalagem são 1000, 500, 200 ou 100 peças por saco. Dez desses sacos são colocados em uma caixa interna, totalizando 10.000 peças. Finalmente, oito caixas internas são embaladas em uma caixa de transporte externa, resultando em um total de 80.000 peças por caixa externa. Observa-se que em cada lote de envio, apenas a embalagem final pode não estar completa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Condições de Armazenamento

Os LEDs devem ser armazenados em um ambiente que não exceda 30°C e 70% de umidade relativa. Se removidos de sua embalagem original de barreira à umidade, recomenda-se utilizá-los dentro de três meses. Para armazenamento de longo prazo fora do saco original, devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador com ambiente de nitrogênio para evitar absorção de umidade.

6.2 Formação dos Terminais

Se os terminais precisarem ser dobrados, isto deve ser feito à temperatura ambiente normal eantesda soldagem. A dobra deve ser feita em um ponto a pelo menos 3mm de distância da base da lente do LED. A base do chassi dos terminais não deve ser usada como fulcro durante a dobra para evitar tensão no selo de epóxi. Durante a montagem da PCB, deve-se usar força de fixação mínima.

6.3 Processo de Soldagem

Para este tipo de lâmpada de furo passante, soldagem por onda ou soldagem manual com ferro são processos adequados.Reflow por infravermelho (IR) não é recomendado.Uma folga mínima de 3mm deve ser mantida da base da lente até o ponto de solda para evitar que o epóxi suba pelos terminais e para evitar danos térmicos. A lente do LED não deve ser mergulhada na solda.

Condições de Soldagem Recomendadas:

• Ferro de Soldar:Temperatura máxima 350°C, tempo máximo de soldagem 3 segundos por terminal (uma única vez).
• Soldagem por Onda:Temperatura máxima de pré-aquecimento 100°C por até 60 segundos. Temperatura máxima da onda de solda 260°C, com um tempo máximo de contato de 5 segundos.

Temperatura ou tempo excessivos podem causar deformação da lente ou falha catastrófica.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Uso Pretendido e Precauções

Este LED foi projetado para equipamentos eletrônicos comuns, incluindo equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e aplicações domésticas. Não é recomendado para uso em aplicações críticas para a segurança ou de alta confiabilidade onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, aviação, suporte de vida médico, controle de transporte) sem consulta e qualificação prévias.

7.2 Projeto do Circuito de Acionamento

LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Acionar LEDs em paralelo diretamente de uma fonte de tensão (Modelo de Circuito B) é desencorajado porque pequenas variações na característica de tensão direta (V_F) entre LEDs individuais podem causar diferenças significativas no compartilhamento de corrente e, consequentemente, brilho desigual. O valor do resistor em série pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente direta desejada (por exemplo, 20mA).

7.3 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Estes LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. Precauções devem ser tomadas durante o manuseio e montagem:

• Os operadores devem usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todo o equipamento, estações de trabalho e racks de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Use um ionizador para neutralizar a carga estática que pode se acumular na superfície da lente de plástico.

Danos por ESD podem se manifestar como alta corrente de fuga reversa, tensão direta anormalmente baixa ou falha em acender em baixas correntes.

8. Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, devem ser usados. Produtos químicos agressivos ou limpeza ultrassônica podem danificar a lente de epóxi ou a estrutura interna.

9. Comparação e Considerações Técnicas

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), este dispositivo de AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de entrada. A lente difusa proporciona um ângulo de visão mais amplo e uniforme em comparação com uma lente transparente ou cristalina, o que é ideal para indicadores de status que precisam ser vistos de vários ângulos. O tamanho de 3.1mm é um padrão comum da indústria, oferecendo um bom equilíbrio entre saída de luz e consumo de espaço na placa, em comparação com LEDs menores de 2mm ou 3mm, ou tipos maiores de 5mm e 10mm.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

R: Comprimento de Onda de Pico (λ_P=632nm) é o pico físico do espectro de luz que o LED emite. Comprimento de Onda Dominante (λ_d=~621nm) é um valor calculado baseado na percepção de cor humana (gráfico CIE) que define a cor visual. Eles são frequentemente diferentes.

P: Posso acionar este LED sem um resistor em série?

R: Não. Conectar um LED diretamente a uma fonte de tensão provavelmente causará fluxo de corrente excessivo, superaquecimento e falha imediata. Um resistor em série é obrigatório para a regulação da corrente.

P: Por que existe um sistema de binagem?

R: Variações de fabricação causam pequenas diferenças no desempenho. A binagem classifica os LEDs em grupos com parâmetros rigidamente controlados (brilho, cor), permitindo que os projetistas selecionem o bin apropriado para aplicações que exigem consistência.

P: O que acontece se eu exceder as Especificações Máximas Absolutas?

R: Operar além desses limites, mesmo que brevemente, pode causar danos irreversíveis, como redução da saída de luz, mudança de cor ou falha completa. Sempre projete com uma margem de segurança.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um painel de múltiplos indicadores para um amplificador de áudio de consumo.O painel requer 10 indicadores de energia/status vermelhos. Para garantir que todos os LEDs tenham brilho e cor idênticos, o projetista especifica LEDs do mesmo bin de intensidade (por exemplo, bin GH: 140-240 mcd) e do mesmo bin de comprimento de onda (por exemplo, H29: 621-625 nm) do fornecedor. Um trilho de 5V está disponível na placa. Usando o V_Ftípico de 2.4V e um I_Falvo de 20mA, o resistor em série é calculado: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω é escolhido. Cada LED recebe seu próprio resistor conectado ao trilho de 5V, controlado por um transistor ou pino GPIO do microcontrolador do amplificador. Durante a montagem, os técnicos usam práticas seguras contra ESD e soldam manualmente os LEDs a 320°C por menos de 2 segundos por terminal, garantindo que a folga de 3mm da lente seja mantida.

12. Princípio de Operação

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua banda proibida é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (a camada de AlInGaP neste caso). Esta recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material (AlInGaP) determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro vermelho. A lente difusa de epóxi contém partículas de dispersão que aleatorizam a direção dos fótons emitidos, criando um padrão de feixe mais amplo e suave em comparação com uma lente transparente.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores e maior confiabilidade. Para LEDs do tipo indicador, a miniaturização continua (por exemplo, encapsulamentos de 1.6mm, 1.0mm). Há também uma ênfase crescente em ângulos de visão mais amplos e consistentes e tolerâncias de binagem mais apertadas para atender às demandas da eletrônica de consumo e aplicações automotivas. Além disso, a busca pela sustentabilidade impulsiona materiais e processos com menor impacto ambiental ao longo do ciclo de vida.