Ficha Técnica da Série 67-21 de LED Top View - Pacote P-LCC-2 - 1.75-2.35V - 25mA - Vermelho/Laranja/Verde/Azul/Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 67-21 representa uma família de LEDs Top View projetados para aplicações gerais de indicação e retroiluminação. Estes componentes são alojados num compacto pacote P-LCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos) com corpo branco e janela incolor transparente. Este design é otimizado para fornecer um amplo ângulo de visão, tornando os LEDs particularmente adequados para aplicações onde a luz precisa ser visível de vários ângulos, como em guias de luz. A série está disponível em várias cores emitidas, incluindo laranja suave, verde, azul e amarelo, sendo o modelo específico desta ficha técnica uma variante vermelho brilhante baseada em material de chip AlGaInP. Uma vantagem chave desta série é o seu baixo requisito de corrente, o que a torna uma excelente escolha para equipamentos portáteis alimentados a bateria ou sensíveis ao consumo de energia.

1.1 Características e Vantagens Principais

As características primárias dos LEDs da série 67-21 contribuem para a sua versatilidade e facilidade de uso na fabricação eletrónica moderna. O pacote de montagem em superfície P-LCC-2 facilita a colocação automatizada utilizando equipamento padrão pick-and-place, melhorando significativamente a eficiência e consistência da montagem. O pacote é projetado com um inter-refletor que otimiza o acoplamento e a saída de luz, aumentando o brilho e a uniformidade. Além disso, estes LEDs são construídos com uma composição sem chumbo e estão em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), atendendo aos padrões ambientais e regulatórios contemporâneos. A sua compatibilidade com vários processos de soldagem, incluindo refluxo por fase de vapor, refluxo por infravermelhos e soldagem por onda, proporciona flexibilidade na configuração da linha de produção. Os componentes são fornecidos em fita de 8mm e carretel, que é o padrão para linhas de montagem automatizadas, garantindo manuseamento e alimentação suaves durante a fabricação.

1.2 Aplicações e Mercados-Alvo

Os LEDs da série 67-21 encontram uso num amplo espectro de aplicações devido ao seu desempenho fiável e fator de forma compacto. Um mercado primário é o das telecomunicações, onde servem como indicadores de estado e retroiluminação para teclas ou displays em dispositivos como telefones e máquinas de fax. Também são comumente empregues para retroiluminação plana de LCDs e para iluminar interruptores e símbolos em painéis de controlo. O seu amplo ângulo de visão e eficiente acoplamento de luz tornam-nos a escolha ideal para aplicações com guias de luz, onde a luz precisa ser guiada do LED para um ponto visível no exterior do dispositivo. Finalmente, a sua natureza de propósito geral torna-os adequados para inúmeras outras funções de indicação em eletrónica de consumo, controlos industriais, interiores automóveis e eletrodomésticos.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados na ficha técnica. Compreender estes valores é crucial para um correto design do circuito e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no LED. Estas não são condições para operação normal. A tensão reversa máxima (V_R) é de 5V, indicando que o LED pode suportar polarização reversa breve até este nível. A corrente direta contínua (I_F) nominal é de 25 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico (I_FP) de 60 mA sob um ciclo de trabalho de 1/10 a 1 kHz. A dissipação de potência máxima (P_d) é de 60 mW, calculada a partir da tensão e corrente direta. O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de 2000V de acordo com o Modelo do Corpo Humano (HBM), que é um nível padrão para manuseamento básico de componentes. A faixa de temperatura de operação (T_opr) é de -40°C a +85°C, e a temperatura de armazenamento (T_stg) estende-se ligeiramente para -40°C a +90°C.

2.2 Características Eletro-Óticas

As Características Eletro-Óticas são medidas numa condição de teste padrão de 25°C de temperatura ambiente e uma corrente direta de 10 mA. Para a variante vermelho brilhante, a intensidade luminosa (I_v) tem um valor típico, com um mínimo de 36 mcd e um máximo de 90 mcd. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico, é um amplo 120 graus. O comprimento de onda de pico (λ_p) é tipicamente 632 nm, enquanto o comprimento de onda dominante (λ_d) varia de 621 nm a 631 nm. A largura de banda espectral (Δλ) é tipicamente 20 nm. A tensão direta (V_F) a 10 mA varia de um mínimo de 1.75V a um máximo de 2.35V, com um valor típico implícito dentro desta faixa. A corrente reversa (I_R) é garantida como 10 μA ou menos quando é aplicada uma polarização reversa de 5V.

2.3 Características Térmicas e de Soldagem

A gestão térmica é abordada indiretamente através da curva de derating da corrente direta, que mostra como a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. A ficha técnica especifica perfis de temperatura de soldagem para prevenir danos térmicos durante a montagem. Para soldagem por refluxo, o LED pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos. Para soldagem manual, uma temperatura de 350°C na ponta do ferro é permitida por um máximo de 3 segundos. Aderir a estas diretrizes é essencial para manter a integridade do pacote plástico e das ligações internas do fio.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. A série 67-21 utiliza um sistema de binning para intensidade luminosa, comprimento de onda dominante e tensão direta.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa é agrupada em vários bins identificados por códigos como N2, P1, P2 e Q1. Cada bin define uma faixa específica de valores mínimos e máximos de intensidade medidos em milicandelas (mcd) a 10 mA. Por exemplo, o bin Q1 cobre intensidades de 72 mcd a 90 mcd. Os designers podem selecionar um código de bin específico para garantir um nível mínimo de brilho para a sua aplicação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

O comprimento de onda dominante, que se correlaciona com a cor percebida, também é classificado em bins. Os bins, como FF1 e FF2, definem faixas apertadas em nanómetros (nm). Por exemplo, o bin FF1 cobre comprimentos de onda de 621 nm a 626 nm, e o FF2 cobre de 626 nm a 631 nm. Isto permite uma correspondência precisa de cor entre múltiplos LEDs num único produto, o que é crítico para aplicações que requerem aparência uniforme.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em grupos rotulados 0, 1 e 2 sob um grupo principal 'B'. O Grupo 0 cobre 1.75V a 1.95V, o Grupo 1 cobre 1.95V a 2.15V, e o Grupo 2 cobre 2.15V a 2.35V. Conhecer o bin de tensão pode ser importante para projetar circuitos limitadores de corrente eficientes, especialmente em dispositivos alimentados a bateria onde cada milivolt conta.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características típicas que fornecem uma visão mais profunda do comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz não é linearmente proporcional à corrente. Aumenta rapidamente a correntes mais baixas mas tende a saturar a correntes mais altas. Esta não-linearidade é importante para designs de dimmerização por PWM (Modulação por Largura de Pulso), onde a corrente média controla o brilho.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta & Derating da Corrente Direta

A curva V-I demonstra a relação exponencial do díodo. A curva de derating é crítica para a fiabilidade; ela obriga a uma redução na corrente direta contínua máxima permitida à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C para prevenir sobreaquecimento e degradação acelerada.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente & Distribuição Espectral

A curva intensidade vs. temperatura mostra que a saída de luz geralmente diminui à medida que a temperatura aumenta, uma característica da maioria dos LEDs. O gráfico de distribuição espectral confirma a natureza monocromática da luz, centrada no comprimento de onda de pico com a largura de banda especificada.

4.4 Diagrama de Radiação

Este gráfico polar confirma visualmente o amplo ângulo de visão de 120 graus, mostrando como a intensidade da luz é distribuída espacialmente. O padrão é tipicamente Lambertiano ou quase-Lambertiano para este tipo de pacote.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias do Pacote

O pacote do LED tem dimensões específicas, incluindo tamanho do corpo, espaçamento dos terminais e altura total. O desenho indica uma pegada típica P-LCC-2. Salvo indicação em contrário, as tolerâncias dimensionais são de ±0.1 mm, o que é padrão para componentes plásticos moldados. O cátodo é tipicamente identificado por um marcador no pacote ou por uma forma específica do terminal.

5.2 Especificações da Fita e Carretel

Para montagem automatizada, os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm de largura enrolada em carretéis. A ficha técnica fornece dimensões detalhadas para o bolso da fita, passo e núcleo do carretel. Cada carretel contém 2000 peças. Dimensões corretas do carretel são necessárias para compatibilidade com os sistemas alimentadores automatizados nas máquinas de colocação.

5.3 Embalagem Sensível à Humidade

Os componentes são embalados num saco de alumínio resistente à humidade com um dessecante no interior. É incluído um cartão indicador de humidade (HIC) para mostrar se a humidade interna do saco excedeu níveis seguros. Esta embalagem é essencial para prevenir o efeito "pipoca" ou delaminação durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura, que pode ocorrer se a humidade for absorvida pelo pacote plástico.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseamento e soldagem corretos são vitais para o rendimento e fiabilidade. Os LEDs são compatíveis com processos de soldagem por refluxo de fase de vapor, infravermelhos e por onda. O perfil de refluxo especificado com um pico de 260°C durante 10 segundos deve ser seguido. Para soldagem manual, um ferro controlado a 350°C deve contactar o terminal por não mais de 3 segundos. Os componentes devem ser armazenados nos seus sacos à prova de humidade originais até à utilização. Uma vez aberto o saco, se o indicador de humidade mostrar um aviso, as peças devem ser pré-aquecidas de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC antes da soldagem.

7. Testes de Fiabilidade

A ficha técnica lista um conjunto abrangente de testes de fiabilidade realizados sob condições específicas com um nível de confiança de 90% e um LTPD (Percentagem de Defeitos Tolerada no Lote) de 10%. Os testes incluem resistência à soldagem por refluxo, ciclagem térmica (-40°C a +100°C), choque térmico, armazenamento a alta e baixa temperatura, vida útil de operação em DC com corrente elevada (20mA) e teste de alta temperatura/alta humidade (85°C/85% RH). Cada teste é conduzido por uma duração especificada (ex., 1000 horas) numa amostra de 22 peças com zero falhas permitidas (Ac/Re = 0/1). Passar nestes testes indica um produto robusto adequado para aplicações exigentes.

8. Considerações de Design de Aplicação

8.1 Design do Circuito

Um resistor limitador de corrente é obrigatório ao alimentar o LED a partir de uma fonte de tensão. O valor do resistor (R) é calculado como R = (V_fonte - V_F) / I_F, onde V_F é a tensão direta do LED (use o valor máximo para um design seguro) e I_F é a corrente direta desejada (não excedendo 25 mA DC). Por exemplo, com uma fonte de 5V e uma V_F de 2.35V a 20 mA, R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω (use 130 Ω ou 150 Ω valor padrão). Para proteção contra tensão reversa, especialmente em circuitos acoplados em AC ou mal regulados, pode ser considerado um diodo de proteção em paralelo, embora o próprio LED possa tolerar até 5V em reverso.

8.2 Gestão Térmica

Embora o próprio LED tenha baixa dissipação de potência, um layout correto do PCB pode auxiliar na dissipação de calor. Garanta que as pastilhas de solda conectadas à pastilha térmica do LED (se presente) ou aos terminais tenham área de cobre suficiente para atuar como dissipador de calor. Evite operar na corrente e temperatura máximas absolutas simultaneamente; consulte a curva de derating.

8.3 Integração Ótica

Para aplicações com guias de luz, o LED deve ser posicionado com precisão sob a superfície de entrada do guia. O amplo ângulo de visão ajuda a capturar mais luz no guia. Considere potenciais fugas de luz e use barreiras opacas se necessário para prevenir interferência entre indicadores adjacentes. A janela transparente e incolor garante distorção de cor mínima.

9. Comparação e Diferenciação

Comparado com LEDs radiais mais simples, a série 67-21 oferece a vantagem significativa da tecnologia de montagem em superfície (SMT), permitindo montagem mais pequena, leve e automatizada. O seu amplo ângulo de visão de 120 graus é superior a muitos LEDs SMT de ângulo mais estreito, tornando-a unicamente adequada para guias de luz e indicação de área ampla. A baixa tensão direta (especialmente nos bins mais baixos) é vantajosa para operação com baterias de baixa tensão comparada com alguns LEDs azuis ou brancos que têm V_F mais alta. O sistema abrangente de binning proporciona melhor consistência de cor e brilho do que LEDs genéricos não classificados ou classificados de forma solta.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

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

O comprimento de onda de pico (λ_p) é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima. O comprimento de onda dominante (λ_d) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED. Para LEDs de espectro estreito como este vermelho, estão frequentemente muito próximos, mas λ_d é mais relevante para a especificação de cor.

10.2 Posso alimentar este LED sem um resistor limitador de corrente?

Não. Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, excedendo rapidamente a classificação máxima (25 mA) e destruindo o dispositivo. É sempre necessário um resistor em série ou um driver de corrente constante.

10.3 Como interpreto a etiqueta no carretel ou saco?

A etiqueta inclui códigos para CAT (Classificação de Intensidade Luminosa), HUE (Classificação de Comprimento de Onda Dominante) e REF (Classificação de Tensão Direta). Estes correspondem diretamente aos códigos de bin delineados nas secções 3.1, 3.2 e 3.3. Por exemplo, uma etiqueta mostrando CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1 especifica um LED do bin de maior brilho (72-90 mcd), do bin de comprimento de onda superior (626-631 nm) e do bin de tensão intermédia (1.95-2.15V).

10.4 Este LED é adequado para uso exterior?

A faixa de temperatura de operação de -40°C a +85°C cobre a maioria das condições exteriores. No entanto, o pacote não tem classificação específica para impermeabilização ou alta resistência a UV. Para exposição direta ao exterior, seria necessária proteção ambiental adicional (revestimento conformado, invólucros selados) para proteger contra humidade, poeira e degradação pela luz solar.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um router de rede.O painel tem múltiplos ícones (Power, Internet, Wi-Fi) que precisam de ser iluminados. O espaço na PCB é limitado. O LED da série 67-21 é uma escolha ideal. O seu pacote SMT P-LCC-2 poupa espaço comparado com LEDs de orifício passante. O amplo ângulo de visão de 120 graus garante que os ícones sejam claramente visíveis de vários ângulos numa sala. Um guia de luz é projetado para cada ícone para guiar a luz do LED montado na PCB principal para o painel frontal. O designer seleciona LEDs dos mesmos bins de intensidade (ex., P2) e comprimento de onda (ex., FF2) para garantir brilho e cor uniformes em todos os indicadores. Um circuito driver simples com um resistor limitador de corrente é usado para cada LED, conectado a um pino GPIO no microcontrolador do router para controlo individual. O baixo consumo de corrente (ex., 10 mA por LED) minimiza a carga na fonte de alimentação do sistema.

12. Introdução ao Princípio Técnico

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região tipo-n recombinam-se com as lacunas da região tipo-p na camada ativa. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor utilizado. O LED vermelho da série 67-21 usa um chip de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio), que é um sistema de material comum para produzir luz vermelha, laranja e amarela de alta eficiência. O pacote plástico serve para proteger o frágil chip semicondutor, fornecer uma estrutura mecânica para os terminais e incorporar uma lente ou cúpula que molda o feixe de saída de luz, resultando na característica de amplo ângulo de visão.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A indústria de LED continua a evoluir no sentido de maior eficiência, pacotes mais pequenos e maior integração. Embora a série 67-21 represente uma tecnologia madura e fiável, as tendências em LEDs indicadores incluem o desenvolvimento de fatores de forma ainda mais pequenos (ex., pacotes de escala de chip), maior brilho a correntes mais baixas e uma adoção mais ampla de LEDs multicolor (RGB) num único pacote para indicação de cor dinâmica. Há também uma ênfase crescente na melhoria da consistência de cor e num binning mais apertado diretamente dos fabricantes para reduzir as necessidades de calibração dos utilizadores finais. Além disso, a busca pela sustentabilidade impulsiona uma maior redução no uso de materiais e no consumo de energia ao longo do ciclo de vida do componente. Os princípios de amplo ângulo de visão, desempenho fiável e compatibilidade com montagem automatizada observados na série 67-21 permanecem fundamentais para estes avanços.