Folha de Dados Técnicos de Lâmpada LED Branca T-1 3/4 - 5mm de Diâmetro - Tensão Direta de 3,6V - Dissipação de Potência de 120mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) branco de alta luminosidade, projetado para montagem "through-hole" em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis. O dispositivo utiliza tecnologia InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz branca e é encapsulado em um pacote popular T-1 3/4 (5mm) de diâmetro com lente transparente. Foi projetado para baixo consumo de energia e alta eficiência, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações de indicação e iluminação onde é necessário desempenho confiável.

As principais vantagens deste LED incluem sua conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), o que significa que é livre de chumbo. Seu design é compatível com circuitos integrados devido aos baixos requisitos de corrente. A capacidade de montagem versátil permite integração flexível em várias montagens eletrônicas.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo não deve ser operado além destes limites, pois isso pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência (Pd):120 mW. Esta é a potência total máxima que o LED pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, especificada sob um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1ms. É significativamente maior que a classificação DC para acomodar pulsos breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a máxima corrente direta contínua recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-25°C a +80°C. O LED é projetado para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-30°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem dos Terminais:260°C por 5 segundos, medido a 1,6mm (0,063") do corpo do LED. Isso define o perfil térmico que os terminais podem suportar durante soldagem manual ou por onda.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):10000 - 16000 mcd (milicandela) a uma corrente direta (I_F) de 20mA. Esta é uma medida da potência percebida da luz emitida em uma direção específica. O valor real está sujeito a uma tolerância de ±15% e é classificado em bins (ver Seção 3). A medição segue a curva de resposta do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):15 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico. Um ângulo de visão estreito como este indica um feixe mais focado, semelhante a um "spotlight".
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Aproximadamente 0,30, 0,30 a I_F= 20mA. Estas coordenadas definem o ponto de cor da luz branca no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Bins específicos são definidos para um controle de cor mais rigoroso (ver Seção 3).
• Tensão Direta (V_F):3,3V (mín) / 3,6V (máx) a I_F= 20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. Também é classificada em bins para consistência.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (máx) a uma Tensão Reversa (V_R) de 5V.Nota Crítica:Este parâmetro é apenas para fins de teste. O LED não foi projetado para operação em polarização reversa, e aplicar uma tensão reversa em um circuito real pode danificar o dispositivo.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

3.1 Bins de Intensidade Luminosa (I_v)

Com base nos valores mínimo e máximo de intensidade luminosa a I_F=20mA:

• Y1:10000 - 13000 mcd
• Z1:13000 - 17000 mcd
• Z2:17000 - 22000 mcd

Aplica-se uma margem de medição de 15%.

3.2 Bins de Tensão Direta (V_F)

Com base na tensão direta a I_F=20mA:

• 3H:2,75V - 3,00V
• 4H:3,00V - 3,25V
• 5H:3,25V - 3,50V
• 6H:3,50V - 3,60V

Aplica-se uma margem de medição de 15%.

3.3 Bins de Matiz (Cromaticidade)

Definidos por quadriláteros de coordenadas (x,y) no diagrama CIE 1931, tais como:

• Bin 40:Coordenadas formando um quadrilátero em torno de um ponto branco específico.
• Bin 50, 60, 70:Bins subsequentes com coordenadas de cor progressivamente diferentes, permitindo a seleção de tons de branco de mais frios a potencialmente mais quentes (a interpretação específica requer o diagrama).

Aplica-se uma margem de medição de coordenada de cor de ±0,01.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na folha de dados, curvas típicas para tais LEDs incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (I_vvs. I_F):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear, enfatizando a importância da regulação de corrente sobre a regulação de tensão.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta (V_Fvs. I_F):Demonstra a característica exponencial I-V de um diodo. A tensão sobe abruptamente uma vez ultrapassado o limiar de condução.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_vvs. T_a):Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, uma consideração chave para o gerenciamento térmico em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.

Estas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão (correntes ou temperaturas diferentes) e para um projeto de circuito preciso.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED utiliza um pacote redondo padrão T-1 3/4 (5mm) para montagem "through-hole". Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (polegadas fornecidas entre parênteses).
• Aplica-se uma tolerância geral de ±0,25mm (±0,010"), salvo indicação em contrário.
• A protrusão máxima da resina sob o flange é de 1,0mm (0,04").
• O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles emergem do corpo do pacote.

5.2 Identificação de Polaridade e Formação dos Terminais

Tipicamente, o terminal mais longo denota o ânodo (positivo), e o terminal mais curto ou um ponto plano na borda do pacote denota o cátodo (negativo). A folha de dados enfatiza regras críticas de manuseio:

• A formação dos terminais deve ser feitaantesda soldagem e à temperatura ambiente normal.
• As dobras devem ser feitas a pelo menos 3mm da base da lente do LED. É proibido usar o corpo do pacote como ponto de apoio.
• Os terminais devem ser cortados à temperatura ambiente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem

Soldagem Manual (Ferro):

• Temperatura: Máximo de 300°C.
• Tempo: Máximo de 3 segundos por terminal (uma única vez).

Soldagem por Onda:

• Temperatura de Pré-aquecimento: Máximo de 100°C.
• Tempo de Pré-aquecimento: Máximo de 60 segundos.
• Temperatura da Onda de Solda: Máximo de 260°C.
• Tempo de Contato: Máximo de 5 segundos.

Regra Crítica:Mantenha uma folga mínima de 2mm entre a base da lente do LED e o ponto de solda. A lente nunca deve ser mergulhada na solda.

6.2 Armazenamento e Limpeza

• Armazenamento:As condições de armazenamento recomendadas são ≤30°C e ≤70% de umidade relativa. LEDs removidos de suas embalagens originais à prova de umidade devem ser usados dentro de três meses. Para armazenamento mais longo, use um recipiente selado com dessecante ou em atmosfera de nitrogênio.
• Limpeza:Use solventes à base de álcool, como álcool isopropílico, se a limpeza for necessária.

6.3 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

LEDs são sensíveis à eletricidade estática. As precauções de manuseio incluem o uso de pulseiras aterradas, luvas antiestáticas e garantir que todo o equipamento esteja devidamente aterrado.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O fluxo de embalagem padrão é o seguinte:

• Unidade Básica:500 ou 250 peças por saco antiestático à prova de umidade.
• Caixa Interna:Contém 10 sacos, totalizando 5.000 peças.
• Caixa Externa:Contém 8 caixas internas, totalizando 40.000 peças.

O número de peça específico (ex.: LTW-2S3D7) identifica o produto. O código do bin de intensidade luminosa é marcado em cada saco de embalagem.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para luzes indicadoras de uso geral, displays de status, retroiluminação para pequenos painéis e iluminação decorativa em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, painéis de controle industrial e aplicações automotivas internas (onde as especificações ambientais são atendidas). Destina-se a equipamentos eletrônicos comuns.

8.2 Considerações de Projeto de Circuito

Método de Acionamento:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente ao conectar vários LEDs em paralelo, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente em série para cada LED (Modelo de Circuito A). Acionar vários LEDs em paralelo diretamente de uma fonte de tensão (Modelo de Circuito B) é desencorajado devido às variações na tensão direta (V_F) entre LEDs individuais, o que pode causar diferenças significativas na corrente e, consequentemente, no brilho.

O valor do resistor em série pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fe I_Fsão os pontos de operação desejados para o LED.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora este seja um dispositivo de baixa potência, aderir às classificações máximas de dissipação de potência e temperatura de operação é crucial para a longevidade. Em aplicações com altas temperaturas ambientes ou espaços fechados, garanta fluxo de ar adequado ou considere reduzir a corrente de operação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como lâmpadas incandescentes, este LED oferece eficiência muito superior, vida útil mais longa e menor geração de calor. Dentro do mercado de LEDs, seus principais diferenciais são sua combinação específica de alta intensidade luminosa (10.000+ mcd) a partir de um pacote padrão de 5mm, um ângulo de visão estreito de 15 graus para luz direcionada e uma estrutura de binning bem definida para consistência de brilho e cor. A conformidade com RoHS é um requisito padrão, mas continua sendo uma característica crítica para a fabricação moderna de eletrônicos.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Posso acionar este LED diretamente de uma fonte de 5V sem um resistor?
R:No.Isso provavelmente destruiria o LED. A tensão direta é de cerca de 3,6V. Aplicar 5V causaria um fluxo de corrente excessivo, excedendo a classificação DC máxima. Sempre use um resistor limitador de corrente em série.

P: Qual é a diferença entre a Corrente Direta de Pico (100mA) e a Corrente Direta Contínua (30mA)?
R: O LED pode suportar pulsos curtos de corrente mais alta (100mA), mas apenas com um baixo ciclo de trabalho. Para operação contínua, a corrente não deve exceder 30mA. Exceder a classificação DC causa calor excessivo e degradação rápida.

P: Por que o ângulo de visão é tão estreito (15°)?
R: A lente transparente e o refletor interno do "die" são projetados para colimar a luz em um feixe focado. Isso é ideal para aplicações onde a luz precisa ser vista de uma direção específica, como um indicador de painel visto de frente.

P: Como interpreto os Bins de Matiz (40, 50, etc.)?
R: Esses bins representam diferentes regiões no diagrama de cromaticidade CIE. Números mais baixos (ex.: Bin 40) tipicamente correspondem à luz branca com diferentes temperaturas de cor correlacionadas (CCT). Para correspondência de cor precisa, consulte o diagrama de cromaticidade específico e as faixas de coordenadas fornecidas na folha de dados completa.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um painel indicador de status com 10 LEDs brancos idênticos. A fonte de alimentação disponível é 12V DC. O objetivo é alcançar iluminação brilhante e uniforme.

Etapas do Projeto:

1. Topologia do Circuito:Para garantir uniformidade, conecte os 10 LEDs em série, cada um com seu próprio resistor (ou use um único resistor de maior potência para toda a string se os bins V_Fforem próximos). Uma conexão em paralelo é mais arriscada devido à variação de V_F variation.
2. Ponto de Operação:Escolha uma corrente direta (I_F). Um ponto seguro e brilhante é 20mA, que é a condição de teste e está dentro do máximo de 30mA.
3. Cálculo de Tensão:Assuma um pior caso de V_Fdo Bin 6H: 3,6V. Para 10 LEDs em série, V_Ftotal = 36V. Isso excede a fonte de 12V, então uma conexão em série de todos os 10 é impossível. Em vez disso, use dois ramos paralelos de 5 LEDs cada em série.
4. Cálculo do Resistor para um Ramo (5 LEDs):
   V_Ftotal (5 LEDs) = 5 * 3,6V = 18V. Isso já está acima de 12V, então esta abordagem também falha. Reavalie: Com uma fonte de 12V, você só pode ter alguns LEDs em série. Para 3 LEDs em série: V_Ftotal = 10,8V. Resistor R = (12V - 10,8V) / 0,020A = 60 Ohms. Potência no resistor P = I²² * R = (0,02²)*60 = 0,024W, então um resistor padrão de 1/4W está bom. Você precisaria de 4 dessas strings (3+3+3+1) para fazer 10 LEDs, com resistores apropriados para cada string.
5. Implementação:Este projeto fornece brilho uniforme por string e protege cada LED com seu próprio limite de corrente.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED branco é baseado na tecnologia de semicondutor InGaN. Ao contrário dos LEDs brancos tradicionais que usam um "die" azul com fósforo amarelo, a folha de dados especifica "InGaN Branco", o que tipicamente indica um princípio similar: um chip semicondutor emite luz azul. Esta luz azul então excita uma camada de revestimento de fósforo amarelo (ou amarelo e vermelho) dentro do pacote. A combinação da luz azul do chip e da luz amarela/vermelha do fósforo se mistura para produzir luz que parece branca ao olho humano. A mistura específica de fósforos determina a temperatura de cor correlacionada (CCT) e o índice de reprodução de cor (CRI) da luz branca. A lente transparente permite que a luz mista total passe com difusão mínima, contribuindo para o ângulo de visão estreito.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento da tecnologia de LED branco é impulsionado por melhorias contínuas em eficiência (lúmens por watt), qualidade de cor (consistência de CRI e CCT) e redução de custos. Embora os LEDs de montagem em superfície (SMD) dominem novos projetos devido ao tamanho menor e melhor adequação para montagem automatizada, LEDs de montagem "through-hole" como este pacote T-1 3/4 permanecem relevantes para prototipagem, projetos de hobby, trabalhos de reparo e aplicações que requerem montagem mecânica robusta ou maior brilho de ponto único a partir de um pacote discreto. As tendências em ciência dos materiais focam no desenvolvimento de fósforos mais eficientes e estáveis, bem como na exploração de novas estruturas de semicondutores para melhorar a extração de luz e o desempenho térmico. O impulso subjacente é em direção a soluções de iluminação mais sustentáveis e energeticamente eficientes em todos os setores.