Ficha Técnica LED Top View Série 67-21 - Pacote P-LCC-2 - Azul 468nm - 20mA 3.2V - Ângulo de Visão 120°

1. Visão Geral do Produto

A série 67-21 representa uma família de LEDs Top View encapsulados em um pacote de montagem em superfície (SMD) compacto P-LCC-2. Esta série é projetada para oferecer desempenho confiável como indicador óptico em uma ampla gama de aplicações eletrônicas. O dispositivo possui uma janela transparente incolor e um corpo de encapsulamento branco, o que contribui para sua eficiência óptica e versatilidade estética.

A filosofia central do projeto está focada em fornecer um amplo ângulo de visão, alcançado através de uma geometria de pacote otimizada e um refletor interno. Esta característica torna o LED particularmente adequado para aplicações que empregam guias de luz, onde a distribuição uniforme da luz é crítica. Além disso, o dispositivo opera em baixos níveis de corrente, tornando-o uma excelente escolha para aplicações sensíveis ao consumo de energia, como equipamentos portáteis e alimentados por bateria.

A série está disponível em várias cores emitidas, incluindo laranja suave, verde, azul e amarelo, sendo o modelo específico detalhado neste documento um LED azul que utiliza um chip de InGaN. É totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo em fase de vapor, suportando fabricação em alto volume. O produto é livre de chumbo e está em conformidade com os padrões RoHS.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada no projeto do circuito.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW. A potência máxima que o pacote pode dissipar, calculada como V_F* I_F.
• Descarga Eletrostática (ESD) HBM:1000 V. A sensibilidade do dispositivo à descarga eletrostática; procedimentos de manuseio adequados são necessários.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação confiável.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos, ou soldagem manual a 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em uma condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 20 mA, salvo indicação em contrário. Tolerâncias são aplicadas conforme observado.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de um mínimo de 225 mcd a um máximo de 565 mcd, com uma tolerância típica de ±11%. Isto define o brilho percebido do LED.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, indicando um padrão de emissão muito amplo.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_P):468 nm (típico). O comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 464,5 nm a 476,5 nm, com uma tolerância de ±1 nm. Este comprimento de onda corresponde à cor percebida da luz.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):25 nm (típico). A largura do espectro emitido na metade de sua potência máxima.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,70 V a 3,70 V a 20 mA, com uma tolerância de ±0,1 V. Esta é a queda de tensão no LED quando em condução.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 μA a uma tensão reversa de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho, cor e características elétricas, os LEDs são classificados em bins. O código específico do dispositivo (ex.: /B7C-AS2U1N/2T) incorpora estes códigos de bin.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (Código CAT)

Os LEDs são agrupados com base na sua intensidade luminosa medida a 20 mA.

• S2:225 - 285 mcd
• T1:285 - 360 mcd
• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Código HUE - Grupo A)

Para LEDs azuis, o comprimento de onda dominante é classificado da seguinte forma:

• A9:464,5 - 467,5 nm
• A10:467,5 - 470,5 nm
• A11:470,5 - 473,5 nm
• A12:473,5 - 476,5 nm

3.3 Binning de Tensão Direta (Código REF - Grupo N)

Os LEDs também são classificados pela sua queda de tensão direta a 20 mA.

• 10:2,70 - 2,90 V
• 11:2,90 - 3,10 V
• 12:3,10 - 3,30 V
• 13:3,30 - 3,50 V
• 14:3,50 - 3,70 V

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos de características típicas fornecem insights sobre o comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

O gráfico mostra uma relação não linear, típica de um diodo. A tensão direta aumenta com a corrente, começando em torno de 2,6V em corrente muito baixa e atingindo aproximadamente 3,4V a 20mA. Esta curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A intensidade luminosa aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. A curva tende a saturar em correntes mais altas devido ao aumento da temperatura da junção e à queda de eficiência. Isto destaca a importância de acionar o LED na ou perto de sua corrente recomendada (20mA) para eficiência ideal.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. O gráfico mostra que na temperatura máxima de operação de +85°C, a saída pode ser significativamente menor do que a 25°C. Este derating térmico deve ser considerado em aplicações com altas temperaturas ambientes.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma uma emissão azul com um pico em torno de 468nm e uma largura de banda típica de 25nm. O espectro é monocromático, como esperado de um LED azul baseado em InGaN.

4.5 Diagrama de Radiação

O diagrama polar confirma visualmente o amplo ângulo de visão de 120°, mostrando um padrão de emissão tipo Lambertiano onde a intensidade é bastante uniforme em um ângulo amplo antes de cair.

4.6 Curva de Derating de Corrente Direta

Esta curva dita a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura aumenta, a corrente segura máxima diminui para evitar exceder o limite de dissipação de potência de 110mW e garantir confiabilidade a longo prazo.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote (P-LCC-2)

O LED é encapsulado em um pacote de montagem em superfície. As dimensões principais incluem o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais e a altura total. Todas as tolerâncias não especificadas são ±0,1mm. O pacote é projetado para estabilidade durante a soldagem por refluxo e compatibilidade com fitas transportadoras padrão de 8mm.

5.2 Identificação da Polaridade

O cátodo é tipicamente identificado por um marcador visual no pacote, como um entalhe, um ponto ou uma tonalidade verde no lado do cátodo da cavidade do chip. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.

5.3 Padrão Recomendado para PCB

Recomenda-se um padrão de ilhós que acomode as dimensões do pacote e permita a formação adequada do filete de solda. O padrão deve alinhar-se com o terminal térmico (se presente) e os terminais elétricos do pacote para garantir uma conexão mecânica e elétrica confiável.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é adequado para soldagem por refluxo em fase de vapor e infravermelho. É especificado um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por uma duração de 10 segundos. O tempo acima do líquido (ex.: 217°C) deve ser controlado para minimizar o estresse térmico no componente.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro deve ser limitada a 350°C, e o tempo de contato por terminal não deve exceder 3 segundos. Use um ferro de baixa potência e evite aplicar estresse mecânico ao pacote.

6.3 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

Os LEDs são embalados em sacos de barreira resistentes à umidade com dessecante para evitar a absorção de umidade, que pode causar "estouro" (popcorning) durante o refluxo. Uma vez aberto o saco selado, os componentes devem ser usados dentro de um prazo especificado (ex.: 168 horas a<30°C/60%UR) ou reaquecidos de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura. As dimensões do carretel e o espaçamento dos compartimentos são padronizados para compatibilidade com alimentadores automáticos. As quantidades padrão carregadas são de 2000 peças por carretel, com quantidades mínimas de pedido de 250, 500, 1000 ou 2000 peças disponíveis.

7.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta do carretel contém informações críticas para rastreabilidade e identificação, incluindo: Número da Peça (PN), Número da Peça do Cliente (CPN), Quantidade (QTY), Número do Lote e os Códigos de Binning específicos para Intensidade Luminosa (CAT), Comprimento de Onda Dominante (HUE) e Tensão Direta (REF).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrônica Automotiva:Iluminação de fundo para instrumentos de painel, interruptores e painéis de controle.
• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de status e iluminação de fundo de teclado em telefones, máquinas de fax e hardware de rede.
• Eletrônicos de Consumo:Indicadores de energia/status, iluminação de fundo para displays LCD, símbolos e interruptores de membrana em eletrodomésticos, equipamentos de áudio/vídeo e periféricos de computação.
• Indicação Geral:Qualquer aplicação que requeira um indicador de status brilhante, confiável e de baixo consumo.

8.2 Considerações de Projeto para Guias de Luz

O amplo ângulo de visão de 120° é um trunfo chave para aplicações com guias de luz. Para eficiência de acoplamento ideal:

• Posicione o LED o mais próximo possível da entrada do guia de luz.
• Certifique-se de que o material do guia de luz tenha alta transmitância e seja projetado para guiar e dispersar a luz de forma eficaz.
• Considere o padrão de radiação do LED ao projetar a geometria da superfície de entrada do guia.

8.3 Notas de Projeto de Circuito

• Sempre use um resistor limitador de corrente em série. Calcule seu valor com base na tensão da fonte (V_CC), na tensão direta do LED (V_F- use o valor máximo para confiabilidade) e na corrente direta desejada (I_F). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Para brilho constante em uma faixa de tensões de alimentação ou temperaturas, considere usar um driver de corrente constante em vez de um simples resistor.
• Observe os valores máximos absolutos, especialmente para tensão reversa. Incorpore proteção (ex.: um diodo em paralelo em polaridade reversa) se o circuito for propenso a picos de tensão ou conexão reversa.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série 67-21 se diferencia no mercado de LEDs indicadores SMD através de várias características principais:

• Ângulo de Visão Superior:O ângulo de visão de 120° é notavelmente mais amplo do que muitos LEDs SMD padrão (que podem ser de 60-80°), proporcionando visibilidade mais uniforme a partir de perspectivas fora do eixo, crucial para indicadores de painel.
• Otimizado para Guias de Luz:O design do pacote com refletor interno é especificamente ajustado para acoplar luz eficientemente em guias de luz, um requisito comum no design moderno de produtos industriais e de consumo.
• Operação em Baixa Corrente:Sua especificação em 20mA (com bom brilho) o torna mais eficiente em energia em comparação com LEDs que requerem correntes de acionamento mais altas para saída similar, beneficiando a vida útil da bateria.
• Binning Robusto:O sistema detalhado de binning para intensidade, comprimento de onda e tensão permite que os projetistas selecionem peças com tolerâncias de desempenho estreitas, garantindo consistência nos produtos finais, especialmente em matrizes de múltiplos LEDs.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

Usando o V_Fmáximo de 3,7V para um projeto conservador e um I_Falvo de 20mA: R = (5V - 3,7V) / 0,02A = 65 Ohms. O valor padrão mais próximo é 68 Ohms. Recalculando: I_F= (5V - 3,7V) / 68Ω ≈ 19,1 mA, o que é seguro e dentro da especificação. Sempre verifique a corrente real no circuito.

10.2 Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V?

Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso. Usando um V_Ftípico de 3,2V: R = (3,3V - 3,2V) / 0,02A = 5 Ohms. Este valor de resistência muito baixo torna a corrente altamente sensível a variações em V_Fe V_CC. Uma leve queda em V_CCou aumento em V_Fpoderia apagar o LED. O uso de um driver de corrente constante é fortemente recomendado para situações com baixa margem de tensão.

10.3 Por que a intensidade luminosa tem uma faixa tão ampla (225-565 mcd)?

Esta é a faixa total possível em toda a série de produtos e todos os bins. LEDs individuais são classificados em grupos específicos (S2, T1, T2, U1). Ao fazer o pedido, você especifica o bin de intensidade desejado (ex.: U1 para maior brilho) para obter uma faixa muito mais estreita (450-565 mcd). Isto permite otimização de custo e correspondência de desempenho.

10.4 Como a temperatura afeta o desempenho?

Como mostrado nas curvas de desempenho, o aumento da temperatura ambiente reduz a saída de luz (queda de eficiência) e aumenta ligeiramente a tensão direta. Em altas temperaturas, a corrente contínua máxima permitida também diminui. Para aplicações que operam em altas temperaturas ambientes (ex.: dentro de um painel automotivo), o projeto deve ser baseado nos dados de desempenho na temperatura de operação esperada, não apenas a 25°C.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

11.1 Projetando um Painel de Indicador de Status com Múltiplos LEDs

Cenário:Um painel de controle requer 10 indicadores de status azuis. Brilho e cor uniformes são críticos para a experiência do usuário.

Implementação:

1. Seleção de Binning:Especifique o mesmo bin de intensidade (ex.: T2: 360-450 mcd) e bin de comprimento de onda dominante (ex.: A10: 467,5-470,5 nm) para todos os 10 LEDs para garantir consistência visual.
2. Projeto do Circuito:Use uma fonte de 12V. Para acionar 10 LEDs em paralelo com resistores individuais: Calcule o resistor para V_Fmáx=3,7V, I_F=20mA. R = (12V - 3,7V) / 0,02A = 415 Ohms. Use 430 Ohms (valor padrão). Potência por resistor: P = I²R = (0,02)²* 430 = 0,172W. Use resistores de 1/4W. Corrente total da fonte: 10 * 20mA = 200mA.
3. Layout da PCB:Posicione os LEDs com orientação consistente. Certifique-se de que o marcador de cátodo na serigrafia da PCB corresponda ao pacote do LED. Forneça cobre adequado para os trilhos de alimentação comum que conduzem 200mA.
4. Guia de Luz:Se usar guias de luz, modele a entrada do guia para capturar o cone de emissão de 120° do LED. Use PC ou acrílico de grau óptico.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LED da série 67-21 é uma fonte de luz de estado sólido baseada em uma junção p-n semicondutora. A região ativa utiliza um material semicondutor composto de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que é epitaxialmente crescida em um substrato. Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Em um semicondutor de banda direta como o InGaN, este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida, neste caso azul (~468 nm), é determinado pela energia da banda proibida do material InGaN, que pode ser ajustada variando o conteúdo de índio durante o crescimento do cristal. A luz gerada é então extraída através da cúpula de epóxi transparente incolor do pacote, que também atua como uma lente, e o refletor interno ajuda a direcionar a luz em um padrão de emissão amplo.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

LEDs em pacotes P-LCC e similares de montagem em superfície representam o padrão principal para aplicações de indicação, tendo substituído amplamente os LEDs de orifício passante na eletrônica moderna devido à sua compatibilidade com montagem automatizada e menor pegada. A tendência dentro deste segmento é em direção a:

• Maior Eficiência:Melhorar a saída de lúmen por watt, permitindo brilho adequado em correntes de acionamento ainda mais baixas, reduzindo ainda mais o consumo de energia.
• Miniaturização:Redução contínua no tamanho do pacote (ex.: de 0603 para 0402 métrico) mantendo ou melhorando o desempenho óptico.
• Controle Óptico Aprimorado:Designs de pacote mais sofisticados com lentes integradas, refletores e difusores para produzir padrões de feixe específicos (ultra-amplos, visão lateral, focado) diretamente do pacote, reduzindo a necessidade de ópticas secundárias.
• Gama de Cores Mais Ampla e Estabilidade:Tolerâncias de binning mais estreitas e tecnologia de fósforo aprimorada (para LEDs brancos) garantem pontos de cor consistentes entre lotes de produção e ao longo da vida útil do dispositivo.
• Confiabilidade e Robustez Aprimoradas:Materiais e técnicas de encapsulamento aprimoradas para suportar temperaturas de soldagem mais altas, condições ambientais mais severas e fornecer melhor proteção contra ESD.

A série 67-21, com seu foco em amplo ângulo de visão e compatibilidade com guias de luz, alinha-se bem com a tendência de integrar indicadores discretos em designs de produtos modernos e elegantes, onde a própria fonte de luz muitas vezes está escondida da visão direta.