LED Vermelho de 3.1mm - Intensidade Luminosa 180-400mcd - Tensão 2.4V - Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED vermelho de alta eficiência e baixo consumo, encapsulado num invólucro de furo passante com 3.1mm de diâmetro. O dispositivo utiliza um chip de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) como fonte de luz, encapsulado numa lente transparente. Foi concebido para montagem versátil em placas de circuito impresso (PCBs) ou painéis e caracteriza-se pela sua compatibilidade com circuitos integrados devido aos baixos requisitos de corrente. As principais aplicações-alvo incluem luzes indicadoras de uso geral em diversos equipamentos eletrónicos onde é necessária sinalização visível e fiável.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Intensidade Luminosa:Fornece uma saída típica de 400 milicandelas (mcd) a uma corrente direta de 20mA, garantindo elevada visibilidade.
• Eficiência Energética:Apresenta baixa dissipação de potência e opera eficientemente com correntes de acionamento padrão.
• Compacto e Versátil:O invólucro de 3.1mm permite uma integração flexível em projetos com espaço limitado.
• Compatibilidade com Drivers:Adequado para acionamento direto a partir de circuitos lógicos de baixa corrente, simplificando o desenho do sistema.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação nestas condições.

• Dissipação de Potência (P_D):Máximo de 75 mW. Esta é a potência total que o invólucro do LED pode suportar, calculada como Tensão Direta (V_F) × Corrente Direta (I_F).
• Corrente Direta:Uma corrente direta contínua (I_F) de 30 mA não deve ser excedida. Uma corrente de pico direta mais elevada de 90 mA é permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Derating Térmico:A corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida linearmente em 0.4 mA por cada grau Celsius que a temperatura ambiente (T_A) suba acima dos 50°C.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Intervalos de Temperatura:O dispositivo pode operar de -40°C a +100°C e ser armazenado de -55°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura:Os terminais podem suportar 260°C durante 5 segundos quando medidos a 1.6mm do corpo do LED.

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):Varia de um mínimo de 180 mcd a um típico de 400 mcd a I_F= 20mA. A medição segue a curva de resposta fotópica do olho da CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):45 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade da luz cai para metade do seu valor axial de pico.
• Comprimento de Onda:O comprimento de onda de emissão de pico (λ_P) é tipicamente 632 nm. O comprimento de onda dominante (λ_d), que define a cor percecionada, é tipicamente 624 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de 20 nm.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2.4V, com um máximo de 2.4V a I_F= 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA quando é aplicada uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Capacitância (C):Tipicamente 40 pF medidos a polarização zero e frequência de 1MHz.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros ópticos chave para garantir consistência dentro de um lote de produção. O número de peça LTL1CHJETNN contém códigos de bin.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa

As unidades são em mcd medidos a 20mA. A tolerância para cada limite de bin é de ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Mín) a 310 mcd (Máx). O número de peça indica que este LED pertence ao bin HJ.
• Bin KL: 310 mcd a 520 mcd.
• Bin MN: 520 mcd a 880 mcd.

3.2 Binagem de Comprimento de Onda Dominante

As unidades são em nm medidos a 20mA. A tolerância para cada limite de bin é de ±1nm. O número de peça não especifica um bin de comprimento de onda, pelo que o dispositivo utiliza o valor típico de 624 nm.

• Bin H27: 613.5 nm a 617.0 nm
• 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
• Bin H31: 629.0 nm a 633.0 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que ilustrariam graficamente a relação entre os parâmetros chave. Estas são essenciais para o desenho.

• Curva I-V (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. O V_Ftípico de 2.4V a 20mA é um ponto nesta curva.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro da gama de operação.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico a ~632 nm e a meia-largura de 20 nm, confirmando a cor vermelha pura.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Invólucro

O LED está alojado num invólucro cilíndrico com 3.1mm de diâmetro. Notas dimensionais chave 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 estes saem do corpo do invólucro.

5.2 Identificação da Polaridade

Para LEDs de furo passante, o terminal mais longo denota tipicamente o ânodo (positivo). O cátodo (negativo) é frequentemente indicado por uma aresta plana na lente do LED ou por um terminal mais curto. O diagrama da ficha técnica deve ser consultado para a marcação de polaridade específica deste componente.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Formação dos Terminais

• A curvatura deve ocorrer a pelo menos 3mm da base da lente do LED.
• A base da armação dos terminais não deve ser usada como fulcro.
• A formação deve ser feita à temperatura ambiente eantesdo processo de soldadura.
• Deve ser usada a força de fixação mínima durante a montagem da PCB para evitar stress mecânico.

6.2 Processo de Soldadura

• Manter uma distância mínima de 2mm da base da lente ao ponto de soldadura.
• Evitar imergir a lente na solda.
• Não aplicar stress nos terminais enquanto o LED está quente devido à soldadura.
• Condições de Soldadura Recomendadas:
  • Ferro de Soldar:Temperatura máxima 300°C, tempo máximo 3 segundos (uma única vez).
  • Soldadura por Onda:Pré-aquecer a máx. 100°C por máx. 60 seg; onda de solda a máx. 260°C por máx. 10 seg.
• Aviso:Temperatura ou tempo excessivos podem deformar a lente ou causar falha catastrófica.

6.3 Armazenamento e Manuseamento

• Armazenamento:Ambiente recomendado não superior a 30°C e 70% de humidade relativa.
• Vida de Prateleira:LEDs removidos da embalagem original devem ser usados dentro de três meses. Para armazenamento mais longo, usar um recipiente selado com dessecante ou ambiente de azoto.
• Limpeza:Usar solventes à base de álcool como álcool isopropílico, se necessário.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

Os LEDs são embalados em sacos anti-estáticos para prevenir danos por ESD.

• Saco de Embalagem: 1000, 500 ou 250 peças por saco.
• Caixa Interna: 10 sacos de embalagem, totalizando 10.000 peças.
• Caixa Externa: 8 caixas internas, totalizando 80.000 peças por lote de envio. A última embalagem num lote pode não estar completa.

8. Recomendações de Desenho de Aplicação

8.1 Desenho do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme, especialmente ao ligar múltiplos LEDs em paralelo, deve ser usado um resistor limitador de corrente em série com cada LED.

• Circuito Recomendado (Modelo A):Cada LED tem o seu próprio resistor em série. Isto compensa as variações na tensão direta (V_F) entre LEDs individuais, garantindo que cada um recebe a mesma corrente e, portanto, emite o mesmo brilho.
• Circuito Não Recomendado (Modelo B):Desaconselha-se ligar múltiplos LEDs em paralelo com um único resistor partilhado. Pequenas diferenças em V_Fpodem causar um desequilíbrio significativo de corrente, levando a brilho desigual.

O valor do resistor em série (R_S) é calculado usando a Lei de Ohm: R_S= (V_Fonte- V_F) / I_F. Usando o V_Ftípico de 2.4V e uma I_Fdesejada de 20mA com uma fonte de 5V: R_S= (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria adequado.

8.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível à descarga eletrostática. Medidas preventivas são obrigatórias:

• O pessoal deve usar pulseiras de aterramento ou luvas anti-estáticas.
• Todo o equipamento, mesas de trabalho e prateleiras de armazenamento devem estar devidamente aterrados.
• Usar um ionizador para neutralizar a carga estática que pode acumular-se na lente de plástico.
• Implementar uma lista de verificação para certificação ESD do pessoal e sinalização adequada nas áreas de trabalho.

8.3 Âmbito de Aplicação e Precauções

Este LED destina-se a equipamentos eletrónicos comuns (escritório, comunicações, domésticos). Para aplicações onde a falha possa pôr em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, sistemas de segurança), é necessária consulta e aprovação específicas antes da utilização. Isto destaca a adequação do componente para indicação de uso geral, mas não para funções críticas de segurança sem qualificação adicional.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), este dispositivo de AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente mais elevada, resultando numa saída mais brilhante à mesma corrente. O invólucro de 3.1mm é um padrão comum da indústria, garantindo ampla compatibilidade com layouts de PCB e recortes de painel existentes. O sistema detalhado de binagem fornece aos projetistas parâmetros de desempenho previsíveis, o que é uma vantagem face a componentes não binados ou especificados de forma vaga. O conjunto abrangente de precauções de aplicação (ESD, soldadura, método de acionamento) contido nesta ficha técnica é uma marca de um componente bem documentado, visando garantir fiabilidade no campo.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Que resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Para uma corrente direta típica de 20mA e tensão direta de 2.4V, use um resistor de 130Ω. Calcule sempre com base na sua tensão de fonte específica e corrente desejada.

10.2 Posso acionar vários LEDs com um único resistor?

Não é recomendado. Use sempre um resistor limitador de corrente separado para cada LED quando ligar em paralelo para garantir brilho uniforme.

10.3 Porque é importante o ângulo de visão?

O ângulo de visão de 45 graus indica um feixe relativamente focado. Para iluminação de grande ângulo, uma lente difusa ou um LED com um ângulo de visão mais amplo (ex., 120°) seria mais adequado. Este LED é ideal para indicação direcional.

10.4 Como é que a temperatura afeta o desempenho?

A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura aumenta. Para brilho consistente, considere a gestão térmica se o LED operar em altas temperaturas ambientes ou a altas correntes. O fator de derating de 0.4 mA/°C acima de 50°C deve ser aplicado.

11. Estudo de Caso de Desenho Prático

Cenário:Desenhar um painel indicador de estado com dez LEDs vermelhos idênticos a mostrar \"Sistema Ativo.\"

Passos de Desenho:

1. Fonte de Alimentação:Está disponível uma linha DC regulada de 5V.
2. Seleção de Corrente:Escolha I_F= 20mA para um bom brilho dentro do máximo de 30mA.
3. Topologia do Circuito:Ligue todos os dez LEDs em paralelo à linha de 5V.
4. Limitação de Corrente:Coloque um resistor de 130Ω em série com o ânodo de cada LED individual.
5. Cálculo de Potência:Potência por LED: P = V_F× I_F≈ 2.4V × 0.02A = 48mW, bem abaixo do máximo de 75mW. Corrente total da fonte: 10 × 20mA = 200mA.
6. Layout:Garantir um raio de curvatura dos terminais de 3mm e uma distância de soldadura de 2mm durante o desenho da PCB. Fornecer um plano de terra comum e robusto.
7. Montagem:Seguir o perfil de soldadura por onda especificado para prevenir danos térmicos.

Esta abordagem garante brilho uniforme em todos os indicadores e operação fiável a longo prazo.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o seu potencial de junção (aproximadamente 2.4V para este dispositivo de AlInGaP) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se dentro da região ativa do chip semicondutor. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição material específica do semicondutor (AlInGaP) determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está no espectro vermelho (~624 nm de comprimento de onda dominante). A lente de epóxi transparente serve para proteger o *die* semicondutor, moldar o feixe de saída de luz (ângulo de visão de 45°) e melhorar a extração de luz do chip.

13. Tendências Tecnológicas

O uso de material AlInGaP representa um avanço face a tecnologias de LED mais antigas, oferecendo maior eficiência e melhor estabilidade térmica. A tendência da indústria continua no sentido de materiais e invólucros ainda mais eficientes. Embora componentes de furo passante como este LED de 3.1mm permaneçam vitais para prototipagem, reparação e certas aplicações que requerem montagem mecânica robusta, o mercado em geral mudou significativamente para invólucros de dispositivos de montagem em superfície (SMD) (ex., 0603, 0805, 3528). Os LEDs SMD oferecem vantagens na montagem automatizada, poupança de espaço na placa e gestão térmica. No entanto, os LEDs de furo passante mantêm relevância em contextos educacionais, projetos de *hobby* e aplicações onde soldadura manual ou elevada resistência de ligação mecânica é preferida.