Folha de Dados Técnicos de LED T-1 3/4 de Montagem Furo Passante - 572nm Amarelo-Verde - 20mA - 75mW

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de montagem furo passante T-1 3/4 (aproximadamente 5mm). O dispositivo é projetado para aplicações de indicação de status e sinalização em uma ampla gama de equipamentos eletrônicos. Ele utiliza um chip semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir luz no espectro amarelo-verde, especificamente com pico em 572nm. O LED é encapsulado em uma lente difusa verde que ajuda a ampliar o ângulo de visão e suavizar a saída de luz. Este tipo de encapsulamento é um formato padrão da indústria, permitindo montagem versátil em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis usando técnicas convencionais de soldagem.

As principais vantagens deste LED incluem sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), indicando que é livre de chumbo. Oferece um equilíbrio entre alta intensidade luminosa e baixo consumo de energia, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria e por rede elétrica. Seu design é compatível com níveis de acionamento de circuitos integrados (CI), simplificando os requisitos de interface em sistemas digitais.

Os mercados-alvo para este componente são extensos, abrangendo equipamentos de comunicação, periféricos de computador, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e sistemas de controle industrial. Sua função principal é fornecer feedback visual claro e confiável sobre o status do sistema, indicação de energia ou modos operacionais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Eles não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):Máximo de 75 mW. Esta é a potência elétrica total que pode ser convertida com segurança em calor e luz pelo encapsulamento do LED a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C.
• Corrente Contínua Direta (IF):Máximo de 30 mA de corrente contínua.
• Corrente de Pico Direta:Máximo de 60 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 1/10, largura de pulso ≤ 10ms). Isso permite uma sobrecarga breve para alcançar brilho instantâneo mais alto, como em aplicações de estroboscópio ou pisca-pisca.
• Derating (Redução de Potência):A corrente contínua direta máxima permitida deve ser reduzida linearmente de sua classificação de 30mA a 25°C em 0,57 mA para cada grau Celsius que a temperatura ambiente subir acima de 50°C. Isso é crucial para o gerenciamento térmico em ambientes de alta temperatura.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O dispositivo é classificado para funcionar dentro desta ampla faixa de temperatura.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por no máximo 5 segundos, medidos a um ponto a 2,0mm (0,079") do corpo do LED. Isso define a janela de processo para soldagem manual ou por onda.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em TA=25°C e IF=20mA, que é a condição de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):85 a 400 mcd (milicandela), com um valor típico de 180 mcd. Esta ampla faixa é gerenciada através de um sistema de classificação (ver Seção 4). A medição usa um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) (CIE). Uma tolerância de teste de ±15% é aplicada aos limites de cada classe.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):40 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do valor medido no eixo central. A lente difusa verde contribui para este ângulo de visão moderadamente amplo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):575 nm (típico). Este é o comprimento de onda no ponto mais alto da curva espectral de saída do LED.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):566 a 578 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor, derivado do diagrama de cromaticidade CIE. O alvo é 572nm.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):11 nm (típico). Isso indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida; um valor menor indica uma fonte mais monocromática.
• Tensão Direta (VF):2,1 a 2,4 V (típico 2,4V) em IF=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada.Nota Crítica:Esta condição de teste é apenas para caracterização. O LED é um diodo e não foi projetado para operar sob polarização reversa; aplicar tensão reversa pode danificá-lo.

3. Especificação do Sistema de Classificação

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em classes de desempenho. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de intensidade e cor.

3.1 Classificação de Intensidade Luminosa

As classes são definidas por um código (EF0, GH0, JK0) com valores de intensidade mínima e máxima em IF=20mA. Uma tolerância de ±15% se aplica a cada limite de classe.

• EF0:85 - 140 mcd
• GH0:140 - 240 mcd
• JK0:240 - 400 mcd

O código de classificação Iv está marcado em cada saco de embalagem para rastreabilidade.

3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante

As classes de comprimento de onda são definidas pelos códigos H06 a H11, cada um cobrindo uma faixa de 2nm. Uma tolerância de ±1nm se aplica a cada limite de classe.

• H06:566,0 - 568,0 nm
• H07:568,0 - 570,0 nm
• H08:570,0 - 572,0 nm
• H09:572,0 - 574,0 nm
• H10:574,0 - 576,0 nm
• H11:576,0 - 578,0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados (ex.: Fig.1 para pico espectral, Fig.6 para ângulo de visão), os dados fornecidos permitem a análise de relações-chave.

Corrente vs. Intensidade Luminosa (Relação I-Iv):Para LEDs de AlInGaP, a intensidade luminosa é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação. Acionar o LED na corrente contínua máxima (30mA) produziria intensidade maior do que a condição de teste de 20mA, mas efeitos térmicos e queda de eficiência devem ser considerados. A classificação de corrente pulsada (60mA) permite brilho de pico ainda maior em aplicações com ciclo de trabalho.

Dependência da Temperatura:A especificação de derating (0,57 mA/°C acima de 50°C) é um indicador direto das limitações térmicas. À medida que a temperatura da junção aumenta, a corrente máxima permitida diminui para evitar superaquecimento. Além disso, a tensão direta (VF) de um LED normalmente tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente com o aumento da temperatura. A saída luminosa também geralmente diminui com o aumento da temperatura da junção.

Características Espectrais:O comprimento de onda dominante (λd) de 572nm coloca este LED na região amarelo-verde, que está próxima do pico de sensibilidade da curva de visão fotópica humana. Isso o torna altamente eficiente em termos de brilho percebido por unidade de potência radiante. A largura de meia altura espectral de 11nm indica uma banda de emissão relativamente estreita, característica da tecnologia AlInGaP, resultando em uma cor saturada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo está em conformidade com o perfil padrão do encapsulamento radial com terminais T-1 3/4. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo indicação em contrário.
• A protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,0mm.
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles saem do corpo do encapsulamento, o que é crítico para o layout da PCB.
• O suporte de terminais do LED incorpora um recurso de corte, provavelmente para estabilidade mecânica durante a montagem ou como parte do processo de fabricação.

5.2 Identificação de Polaridade

Para LEDs radiais de furo passante, o cátodo (terminal negativo) é tipicamente identificado por um ponto plano na borda da lente, um terminal mais curto ou um entalhe no flange. A folha de dados implica a prática padrão da indústria; o terminal mais longo é geralmente o ânodo (+). Os projetistas devem verificar a polaridade durante a montagem para evitar conexão reversa.

5.3 Especificação de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em sacos de embalagem antiestática. Várias opções de embalagem estão disponíveis por saco: 1000, 500, 200 ou 100 peças. Esses sacos são então consolidados em caixas:

• Caixa Interna:Contém 15 sacos de embalagem. Se usar sacos de 1000 peças, isso totaliza 15.000 peças.
• Caixa Externa:Contém 8 caixas internas, resultando em um total de 120.000 peças para um carregamento completo usando sacos de 1000 peças. A embalagem final em um lote de envio pode não estar completa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Armazenamento

Para armazenamento de longo prazo, o ambiente não deve exceder 30°C ou 70% de umidade relativa. LEDs removidos de seus sacos originais selados à prova de umidade devem ser usados dentro de três meses. Para armazenamento estendido fora da embalagem original, eles devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante ou em um dessecador purgado com nitrogênio para evitar absorção de umidade, que pode causar "estouro" (popcorning) durante a soldagem.

6.2 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA), devem ser usados. Produtos químicos agressivos podem danificar a lente de epóxi.

6.3 Formação dos Terminais

Se os terminais precisarem ser dobrados para montagem, isso deve ser feitoantesda soldagem e à temperatura ambiente. A dobra deve ser feita a pelo menos 3mm de distância da base da lente do LED. A base do LED não deve ser usada como ponto de apoio durante a dobra, pois isso pode tensionar as ligações internas dos fios ou a vedação de epóxi. Durante a inserção na PCB, use força mínima de fixação para evitar estresse mecânico.

6.4 Processo de Soldagem

Uma folga mínima de 2mm deve ser mantida entre o ponto de solda e a base da lente do LED. A lente nunca deve ser imersa na solda.

• Ferro de Solda:Temperatura máxima 350°C, tempo máximo 3 segundos por terminal (somente soldagem única).
• Soldagem por Onda:Pré-aquecer a no máximo 100°C por até 60 segundos. Temperatura da onda de solda máxima 260°C, com tempo máximo de imersão de 5 segundos. O LED deve ser posicionado de forma que a onda de solda não chegue a 2mm da base da lente.
• Aviso Crítico:Temperatura ou tempo excessivos podem derreter ou deformar a lente de epóxi, degradar os materiais internos e causar falha catastrófica. A soldagem por refluxo infravermelho (IR) é explicitamente declarada como inadequada para este tipo de encapsulamento de furo passante.

7. Recomendações de Aplicação e Projeto

7.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Seu brilho é controlado pela corrente, não pela tensão. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, especialmente em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente individual em série com cada LED (Modelo de Circuito A).

Não é recomendado usar um único resistor para múltiplos LEDs em paralelo (Modelo de Circuito B). Pequenas variações na característica de tensão direta (VF) de um LED para outro causarão diferenças significativas na corrente que flui através de cada ramo, levando a brilho desigual. O resistor em série serve para estabilizar a corrente e compensar variações na tensão da fonte de alimentação e na VF do LED.

O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo da folha de dados para um projeto conservador) e IF é a corrente direta desejada (ex.: 20mA).

7.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Precauções devem ser tomadas durante o manuseio e montagem:

• O pessoal deve usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todos os equipamentos, bancadas e racks de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Um ionizador pode ser usado para neutralizar a carga estática que pode se acumular na lente de plástico devido ao atrito.
• Implemente um programa de controle de ESD com treinamento e certificação para o pessoal que trabalha na área de montagem.

7.3 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado tanto para sinalização interna quanto externa (onde seu brilho e cor são eficazes) e para equipamentos eletrônicos em geral. Usos específicos incluem:

• Indicadores de Energia/Status:Luzes de liga/desliga, espera ou modo operacional em eletrodomésticos, computadores e equipamentos de rede.
• Indicadores de Painel:Iluminação de fundo para interruptores, botões ou legendas em painéis de controle.
• Eletrônicos de Consumo:Luzes indicadoras em equipamentos de áudio/vídeo, carregadores e brinquedos.
• Controles Industriais:Indicação de status em máquinas, sensores e instrumentação.

8. Comparação Técnica e Considerações

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs verdes de GaP (Fosfeto de Gálio), este LED amarelo-verde de AlInGaP oferece eficiência luminosa e intensidade significativamente maiores, resultando em saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. O comprimento de onda de 572nm proporciona excelente visibilidade, pois se alinha de perto com o pico de sensibilidade do olho humano na visão fotópica (diurna).

Ao selecionar um LED para uma aplicação, os projetistas devem considerar as compensações entre ângulo de visão e intensidade axial. O ângulo de visão de 40 graus deste LED oferece um bom compromisso, fornecendo um cone de visão razoavelmente amplo enquanto mantém um bom brilho no eixo. Para aplicações que requerem um ângulo de visão extremamente amplo, um formato de lente diferente (ex.: encapsulamento de topo plano ou visão lateral) seria mais apropriado.

O encapsulamento de furo passante oferece vantagens em prototipagem, montagem manual e aplicações que requerem alta resistência mecânica da junta de solda. No entanto, para montagem automatizada de alto volume, os encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) são geralmente preferidos devido a velocidades de posicionamento mais rápidas e redução do espaço na placa.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma saída lógica digital de 5V?

R: Não. A tensão direta típica é de 2,4V. Conectá-lo diretamente a 5V faria com que uma corrente excessiva fluísse, destruindo o LED. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Para uma fonte de 5V e um alvo de 20mA, um resistor de aproximadamente (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms seria um ponto de partida (use o valor padrão mais próximo, ex.: 120 ou 150 Ohms).

P: O que significa a especificação de "derating" para o meu projeto?

R: Se sua aplicação operar em uma temperatura ambiente acima de 50°C, você deve reduzir a corrente contínua máxima. Por exemplo, a 70°C ambiente (20°C acima da referência de 50°C), você deve reduzir a corrente em 20°C * 0,57 mA/°C = 11,4 mA. Portanto, a corrente contínua máxima segura a 70°C seria 30 mA - 11,4 mA = 18,6 mA.

P: Por que existe uma classificação de corrente de "pico" separada?

R: O LED pode suportar corrente mais alta em pulsos curtos porque o calor gerado não tem tempo para elevar a temperatura da junção a um nível danoso. Isso é útil para criar flashes muito brilhantes ou para esquemas de multiplexação onde vários LEDs são acionados em sequência.

P: Como interpreto os códigos de classificação ao fazer um pedido?

R: Você especificaria a classe de intensidade luminosa desejada (ex.: GH0 para 140-240 mcd) e a classe de comprimento de onda dominante (ex.: H08 para 570-572nm) para garantir que os LEDs recebidos tenham brilho e cor consistentes. Se sua aplicação não for crítica em termos de cor, uma classe de comprimento de onda mais ampla pode ser aceitável e potencialmente mais econômica.

10. Exemplo de Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetando um painel de indicadores de status para um controlador industrial que opera em um ambiente de até 60°C. O painel tem três LEDs: Energia (ligado constante), Falha (piscando) e Ativo (pulsando durante a comunicação). O sistema usa um microcontrolador de 3,3V para controle.

Etapas do Projeto:

1. Seleção de Corrente:Devido à temperatura ambiente de 60°C, aplique derating. Temperatura acima de 50°C é 10°C. Redução de corrente = 10°C * 0,57 mA/°C = 5,7 mA. Corrente contínua máxima = 30 mA - 5,7 mA = 24,3 mA. Um alvo de projeto de 15mA é escolhido para confiabilidade e longevidade, fornecendo bom brilho enquanto permanece bem dentro dos limites.
2. Cálculo do Resistor:Usando Vcc = 3,3V, VF(máx) = 2,4V, IF = 15mA. R = (3,3V - 2,4V) / 0,015A = 60 Ohms. Um resistor padrão de 62 ohms é selecionado.
3. Método de Acionamento:Cada LED é conectado entre um pino GPIO do microcontrolador (configurado como saída) e o terra, com seu próprio resistor de 62 ohms em série. O LED de "Falha" é piscado por software. O LED "Ativo" é pulsado em uma frequência mais alta para um efeito visual distinto, permanecendo dentro do limite de ciclo de trabalho de 1/10 se usar pulsos acima de 30mA.
4. Classificação:Para aparência consistente, especifique a classe de intensidade GH0 e a classe de comprimento de onda H08 ou H09 para garantir que todos os três LEDs correspondam de perto em brilho e tonalidade.
5. Layout:Os furos na PCB são posicionados de acordo com a dimensão de espaçamento dos terminais. Uma área de exclusão de pelo menos 2mm de raio ao redor do corpo do LED é mantida para evitar a ascensão da solda durante a soldagem por onda.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este LED é baseado em material semicondutor de AlInGaP cultivado em um substrato. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico da luz (cor) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada ajustando as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. A emissão amarelo-verde de 572nm é alcançada com uma composição específica de AlInGaP. A lente difusa de epóxi verde serve a múltiplos propósitos: encapsula e protege o frágil chip semicondutor e as ligações dos fios, atua como um elemento refrativo para moldar o feixe de saída de luz (criando o ângulo de visão de 40 graus) e contém partículas difusoras para espalhar a luz, fazendo com que a superfície emissora pareça mais uniforme e menos ofuscante.

12. Tendências e Contexto da Indústria

Embora LEDs de furo passante como este encapsulamento T-1 3/4 permaneçam vitais para reparos, mercado de hobby e certos mercados industriais, a tendência dominante na fabricação eletrônica é em direção à tecnologia de montagem em superfície (SMT). LEDs SMD oferecem vantagens significativas em velocidade de montagem automatizada, economia de espaço na placa e perfil mais baixo. No entanto, componentes de furo passante são valorizados por sua robustez mecânica, facilidade de soldagem manual e retrabalho, e conexão térmica superior à PCB através dos terminais. Em termos de tecnologia de materiais, o AlInGaP permanece o padrão para LEDs de alta eficiência vermelhos, laranja, âmbar e amarelo-verde. Para cores verde verdadeiro e azul, o InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) é a tecnologia prevalente. O foco do desenvolvimento continua a ser o aumento da eficácia luminosa (lúmens por watt), a melhoria da consistência e estabilidade da cor ao longo da temperatura e vida útil, e o aprimoramento da confiabilidade sob condições ambientais adversas.