Lâmpada LED de Montagem em Orifício 3.1mm Super Vermelho 639nm - 2.4V 20mA - 400mcd - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED de alto desempenho e 3.1mm de diâmetro para montagem em orifício ("through-hole"). O dispositivo utiliza tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma luz Super Vermelha. Foi concebido para aplicações gerais de sinalização e iluminação em diversos equipamentos eletrónicos, oferecendo um equilíbrio entre alta intensidade luminosa, baixo consumo de energia e operação fiável.

As principais vantagens deste LED incluem a sua alta eficiência, que permite uma saída brilhante com correntes de acionamento relativamente baixas, tornando-o compatível com circuitos integrados. A sua embalagem versátil permite uma montagem direta em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis. Os mercados-alvo principais são a eletrónica de consumo, controlos industriais, dispositivos de comunicação e equipamentos de escritório onde são necessários indicadores visuais claros e fiáveis.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos para garantir fiabilidade a longo prazo. A dissipação máxima contínua de potência é de 75 mW a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. A corrente direta contínua não deve exceder 30 mA. Para operação em pulsos, é permitida uma corrente direta de pico de 90 mA sob condições específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0.1ms. A tensão reversa máxima é de 5 V. As faixas de temperatura de operação e armazenamento são de -40°C a +100°C. Para soldadura, os terminais suportam 260°C durante 5 segundos quando medidos a 1.6mm do corpo do LED. Um fator de derating de 0.4 mA/°C aplica-se à corrente direta acima de 50°C de temperatura ambiente.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Os parâmetros de desempenho chave são medidos a T_A=25°C e I_F=20mA. A intensidade luminosa (I_V) tem um valor típico de 400 milicandelas (mcd), com um mínimo de 140 mcd. A distribuição da luz é caracterizada por um ângulo de visão de 45 graus (2θ_1/2), definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade cai para metade do seu valor axial.

As características espectrais incluem um comprimento de onda de emissão de pico (λ_P) de 639 nm e um comprimento de onda dominante (λ_d) de 631 nm, que define a cor percecionada. A meia-largura espectral (Δλ) é de 20 nm. Eletricamente, a tensão direta (V_F) mede tipicamente 2.4 V, com um máximo de 2.4 V a 20mA. A corrente reversa (I_R) é no máximo de 100 µA a 5 V de polarização reversa, e a capacitância da junção (C) é de 40 pF medida a 0V e 1MHz.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas aplicações, os LEDs são classificados em "bins" com base em parâmetros chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é classificada em bins denotados por códigos de duas letras. Por exemplo, o bin 'GH' cobre intensidades de 140 mcd a 240 mcd, 'JK' de 240 mcd a 400 mcd, e 'LM' de 400 mcd a 680 mcd, todos medidos a 20mA. Aplica-se uma tolerância de ±15% a cada limite de bin. O código de bin específico está marcado em cada saco de embalagem para rastreabilidade.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que define o ponto de cor, também é classificado em bins. Códigos como H29 a H33 representam faixas específicas de comprimento de onda em nanómetros (ex: H31: 629.0 – 633.0 nm). A tolerância para cada limite de bin é de ±1 nm. Esta classificação precisa permite aos projetistas selecionar LEDs com uma consistência de cor muito apertada para os seus projetos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas que são cruciais para a análise de projeto. Estas curvas, traçadas em função da temperatura ambiente salvo indicação em contrário, representam visualmente a relação entre parâmetros chave. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, eles tipicamente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente de forma não linear, destacando o ponto de eficiência.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a característica I-V do díodo, essencial para calcular os valores da resistência série e a dissipação de potência.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a redução térmica da saída de luz, o que é crítico para aplicações em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a concentração da saída de luz em torno do pico de 639 nm e da meia-largura de 20 nm.

Estas curvas permitem aos engenheiros prever o comportamento do dispositivo em condições não padrão (diferentes correntes, temperaturas) e são fundamentais para um projeto de circuito robusto.

5. Informações Mecânicas e da Embalagem

O LED está alojado numa embalagem redonda de 3.1mm de diâmetro com uma lente transparente. Notas dimensionais chave incluem: todas as dimensões estão em milímetros (com equivalentes em polegadas), com uma tolerância padrão de ±0.25mm salvo especificação em contrário. A resina sob o flange pode sobressair até 1.0mm no máximo. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde estes emergem do corpo da embalagem. Um desenho dimensionado detalhado mostraria tipicamente o diâmetro do corpo, a forma da lente, o comprimento e o diâmetro dos terminais, que são críticos para o projeto da área de montagem na PCB e o dimensionamento do corte no painel.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

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

6.2 Parâmetros de Soldadura

Deve ser mantida uma distância mínima de 2mm entre a base da lente e o ponto de soldadura. A lente nunca deve ser imersa na solda. As condições recomendadas são:

• Soldadura Manual (Ferro):Temperatura máxima 300°C, tempo máximo 3 segundos por terminal (uma única vez).
• Soldadura por Onda:Temperatura máxima de pré-aquecimento 100°C por até 60 segundos. Temperatura da onda de solda máxima 260°C com um tempo de contacto máximo de 10 segundos.

Exceder estes limites de temperatura ou tempo pode causar deformação da lente ou falha catastrófica do LED.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

Para armazenamento a longo prazo fora da embalagem original, recomenda-se colocar os LEDs num recipiente selado com dessecante ou num ambiente de azoto. Os componentes fora da sua embalagem original devem idealmente ser usados dentro de três meses. O ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 70% de humidade relativa. Para limpeza, devem ser usados apenas solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A especificação de embalagem padrão é escalonada: 1000, 500 ou 250 peças por saco de embalagem antiestático. Dez destes sacos são colocados numa caixa de cartão interior, totalizando 10.000 peças. Oito caixas interiores são depois embaladas numa caixa exterior principal, resultando numa quantidade padrão de envio de 80.000 peças por lote. É referido que, dentro de um lote de envio, apenas a embalagem final pode conter uma quantidade não completa. O número de peça específico listado é LTL1CHKRKNN.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir um brilho uniforme quando vários LEDs são ligados em paralelo, é fortemente recomendado usar uma resistência limitadora de corrente individual em série com cada LED. A alternativa, ligar vários LEDs em paralelo diretamente a uma única resistência (Circuito B na ficha técnica), é desencorajada porque pequenas variações na característica de tensão direta (V_F) de cada LED podem causar diferenças significativas na partilha de corrente e, consequentemente, no brilho percecionado.

8.2 Proteção contra ESD (Descarga Eletrostática)

Este LED é suscetível a danos por descarga eletrostática. Deve ser implementado um programa abrangente de controlo de ESD durante o manuseamento e montagem. Isto inclui: usar pulseiras ou luvas antiestáticas aterradas; garantir que todo o equipamento, postos de trabalho e prateleiras de armazenamento estão devidamente aterrados; e empregar ionizadores para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na superfície da lente de plástico devido ao atrito do manuseamento.

8.3 Âmbito de Aplicação e Precauções

Este LED destina-se a equipamentos eletrónicos comuns. Para aplicações que exijam uma fiabilidade excecional onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (ex: aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança críticos), é necessária consulta e qualificação específicas antes da utilização.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como os LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), este LED Super Vermelho baseado em AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que pode alcançar uma saída de luz muito maior (medida em mcd) para a mesma corrente de acionamento de 20mA, ou pode fornecer um brilho semelhante a uma corrente mais baixa, reduzindo o consumo total de energia do sistema. O diâmetro de 3.1mm é um padrão comum da indústria, garantindo ampla compatibilidade com layouts de PCB existentes e cortes em painel concebidos para LEDs de tamanho "T-1". A lente transparente, em oposição a uma lente difusa, proporciona a maior intensidade luminosa axial possível, tornando-a adequada para aplicações que requerem um ponto de luz brilhante e focado.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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

A: Não. Com uma V_Ftípica de 2.4V, ligá-lo diretamente a 5V faria com que uma corrente excessiva fluísse, destruindo o LED. Deve ser sempre usada uma resistência em série para limitar a corrente ao valor desejado (ex: 20mA). O valor da resistência é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

A: O comprimento de onda de pico (λ_P) é o único comprimento de onda onde a saída espectral é fisicamente mais forte (639 nm aqui). O comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado (631 nm aqui) derivado das coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE; representa o único comprimento de onda da luz espectral pura que seria percecionado pelo olho humano como tendo a mesma cor que a saída mista do LED.

P: Como interpreto o ângulo de visão?

A: Um ângulo de visão de 45 graus (2θ_1/2= 45°) significa que o ponto de meia-intensidade está a 22.5 graus fora do eixo central. A luz é visível além deste ângulo, mas com menor intensidade. Isto define a largura do feixe do LED.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Estado numa Fonte de Alimentação.Um único LED com uma resistência em série pode indicar "ligado". Usando a V_Ftípica de 2.4V e uma I_Fdesejada de 20mA a partir de uma linha de 12V, o valor da resistência seria (12V - 2.4V) / 0.02A = 480 Ohms. Uma resistência padrão de 470 Ohm ou 510 Ohm seria adequada. A potência dissipada na resistência é (12V-2.4V)*0.02A = 0.192W, portanto uma resistência de 1/4 de watt é suficiente.

Exemplo 2: Display Gráfico de Barras com Múltiplos LEDs.Para um gráfico de barras de 10 segmentos, o projeto recomendado é usar 10 resistências limitadoras de corrente separadas, cada uma ligada em série com o seu próprio LED. Todos os pares LED-resistência são então ligados em paralelo à fonte de tensão de acionamento. Isto garante que cada LED recebe a corrente correta independentemente de pequenas variações de V_F, assegurando um brilho uniforme dos segmentos.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é um díodo semicondutor baseado em materiais AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (aproximadamente 2.0-2.4V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa a partir dos materiais tipo-n e tipo-p, respetivamente. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da rede cristalina de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, no espectro vermelho em torno de 639 nm. A lente de epóxi transparente encapsula o chip semicondutor, fornece proteção mecânica e molda o padrão de saída da luz.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento dos materiais AlInGaP representou um avanço significativo em relação às tecnologias anteriores de LEDs vermelhos, oferecendo uma eficiência e brilho vastamente melhorados. A tendência geral nos LEDs indicadores continua no sentido de maior eficiência (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que permite um menor consumo de energia e uma redução da geração de calor nos produtos finais. Há também uma tendência para tolerâncias de binning mais apertadas tanto para a cor como para a intensidade, para atender às exigências de aplicações que requerem alta consistência visual, como ecrãs a cores completos e painéis de instrumentos automóveis. Embora as embalagens de dispositivos de montagem em superfície (SMD) dominem os novos projetos para miniaturização, os LEDs de montagem em orifício como este permanecem relevantes para prototipagem, reparação, sistemas legados e aplicações onde a robustez mecânica e a facilidade de soldadura manual são priorizadas.