Ficha Técnica da Série 67-21 de LED Top View - Pacote 2.0x1.25x1.1mm - Tensão Direta 1.75-2.35V - Vermelho Brilhante - 60mW - Português

1. Visão Geral do Produto

A série 67-21 representa uma família de LEDs de montagem em superfície (SMD) com visualização superior, encapsulados num compacto pacote P-LCC-2. Este dispositivo caracteriza-se pelo corpo branco e janela transparente incolor, que contribuem para a sua função como indicador óptico eficiente. Uma característica de design fundamental é o amplo ângulo de visão, alcançado através da geometria do pacote e de um inter-refletor integrado. Este design otimiza o acoplamento de luz, tornando o LED particularmente adequado para aplicações que utilizam guias de luz. O dispositivo opera com baixa corrente, aumentando o seu apelo para aplicações sensíveis ao consumo de energia, como a eletrónica portátil. É compatível com padrões de fabrico sem chumbo e está em conformidade com as regulamentações RoHS.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED incluem o seu fator de forma compacto, excelente ângulo de visão e compatibilidade com processos de montagem automatizados. O amplo ângulo de visão de 120 graus garante visibilidade a partir de várias orientações. O dispositivo é compatível com processos padrão de soldadura por refluxo de fase de vapor, refluxo por infravermelhos e soldadura por onda, facilitando a produção em volume. É fornecido em fita de 8mm e bobina, alinhando-se com os requisitos de equipamentos automatizados pick-and-place. A baixa corrente direta necessária torna-o ideal para dispositivos alimentados por bateria onde a conservação de energia é crítica. Os mercados-alvo incluem equipamentos de telecomunicações (ex.: telefones, faxes), eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial e aplicações gerais de indicação onde é necessária uma indicação de estado fiável e de baixa potência.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do LED é definido sob condições específicas de temperatura ambiente (Ta=25°C). Compreender estes parâmetros é crucial para o design do circuito e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhável operar fora destes limites.

• Tensão Inversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização inversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA, permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, frequência 1 kHz).
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. Este é o valor máximo permitido de perda de potência na forma de calor.
• Descarga Eletrostática (ESD) HBM:2000 V. Esta especificação indica a sensibilidade do dispositivo à eletricidade estática; devem ser seguidas as devidas precauções de manuseamento ESD.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura:Para soldadura por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos. Para soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C durante 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma corrente de teste padrão de I_F= 20 mA.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 57 mcd (mínimo) a 140 mcd (máximo), com um valor típico implícito pelo sistema de binning. A tolerância é de ±11%.
• 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.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Entre 617,5 nm e 633,5 nm, definindo a cor percecionada (vermelho brilhante). A tolerância é de ±1 nm.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Entre 1,75 V e 2,35 V a 20 mA, com uma tolerância de ±0,1 V. Este parâmetro é crítico para determinar o valor do resistor limitador de corrente necessário.
• Corrente Inversa (I_R):Máximo 10 μA quando aplicada uma polarização inversa de 5 V.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins (P2, Q1, Q2, R1) com base na sua intensidade luminosa medida a 20 mA. Por exemplo, o bin R1 contém LEDs com intensidade entre 112 mcd e 140 mcd.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é classificada em quatro grupos (E4, E5, E6, E7), cada um abrangendo 4 nm. O Grupo A, bin E7, por exemplo, cobre comprimentos de onda de 629,5 nm a 633,5 nm.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três grupos (0, 1, 2) dentro do Grupo B. O Bin 0 cobre 1,75V a 1,95V, o Bin 1 cobre 1,95V a 2,15V e o Bin 2 cobre 2,15V a 2,35V. Isto permite aos designers selecionar LEDs com tolerâncias de tensão mais apertadas para aplicações que requerem distribuição uniforme de corrente em strings paralelas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra que a saída de luz aumenta com a corrente direta, mas não de forma linear. Destaca a importância de alimentar o LED na ou perto da sua corrente nominal para eficiência ótima. Alimentar significativamente acima da corrente nominal leva a retornos decrescentes em brilho e calor excessivo.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A curva IV demonstra a relação exponencial do díodo. A tensão direta aumenta com a corrente. A curva é essencial para análise de gestão térmica, pois a potência dissipada (V_F* I_F) gera calor.

4.3 Curva de Derating de Corrente Direta

Este gráfico dita a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para evitar exceder o limite de temperatura da junção e a especificação de dissipação de potência de 60 mW. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima é significativamente inferior aos 25 mA nominais a 25°C.

4.4 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED é dependente da temperatura. Esta curva mostra tipicamente uma diminuição na intensidade luminosa à medida que a temperatura ambiente (e, portanto, da junção) aumenta. Esta característica deve ser considerada em designs que operam numa ampla gama de temperaturas.

4.5 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma a natureza monocromática do chip de AlGaInP, mostrando um pico dominante na região do vermelho (~632 nm) com uma largura de banda definida.

4.6 Padrão de Radiação

O diagrama polar representa visualmente o ângulo de visão de 120 graus, mostrando a distribuição espacial da intensidade da luz. O padrão é tipicamente Lambertiano ou quase-Lambertiano para este tipo de pacote.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote P-LCC-2 tem uma pegada compacta. As dimensões-chave incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2,0 mm de comprimento, 1,25 mm de largura e uma altura de 1,1 mm. O cátodo é identificado por um entalhe ou uma marca verde no pacote. Desenhos detalhados especificam recomendações de layout de pads para design de PCB, garantindo soldadura adequada e estabilidade mecânica. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0,1 mm.

5.2 Explicação da Etiqueta

A etiqueta do dispositivo contém códigos para as suas características de binning: CAT indica a Classe de Intensidade Luminosa, HUE indica a Classe de Comprimento de Onda Dominante e REF indica a Classe de Tensão Direta. Isto permite rastreabilidade e seleção precisas.

5.3 Dimensões da Bobina e da Fita

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm enrolada em bobinas padrão de 180 mm. As dimensões da fita transportadora (tamanho do bolso, passo) são especificadas para serem compatíveis com equipamentos de montagem automatizados. Cada bobina contém 2000 peças.

5.4 Embalagem Resistente à Humidade

Para armazenamento prolongado e para evitar problemas de dispositivos sensíveis à humidade, as bobinas são embaladas em sacos de alumínio à prova de humidade com dessecante e cartões indicadores de humidade.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O dispositivo está classificado para processos padrão de soldadura SMD.

• Soldadura por Refluxo:É recomendado um perfil de temperatura de pico de 260°C ±5°C por uma duração não superior a 10 segundos.
• Soldadura Manual:Se necessário, uma temperatura da ponta do ferro de soldar não superior a 350°C deve ser aplicada por um máximo de 3 segundos por terminal.
• Armazenamento:Após a abertura do saco selado à prova de humidade, os componentes devem ser utilizados dentro de um prazo específico (não explicitamente declarado, mas implícito pela embalagem) ou submetidos a um processo de "baking" de acordo com os procedimentos padrão de manuseamento de MSD, se expostos a humidade ambiente além dos limites seguros.

7. Confiabilidade e Qualificação

O produto é submetido a testes rigorosos de confiabilidade com um nível de confiança de 90% e um LTPD de 10%. Os testes padrão incluem:

• Resistência à Soldadura por Refluxo:Suporta 260°C para testar soldabilidade e integridade do pacote.
• Ciclagem de Temperatura:300 ciclos entre -40°C e +100°C.
• Choque Térmico:300 ciclos entre -10°C e +100°C com transições rápidas.
• Armazenamento em Alta Temperatura:1000 horas a 100°C.
• Armazenamento em Baixa Temperatura:1000 horas a -40°C.

Estes testes garantem a robustez do dispositivo nas condições ambientais adversas comumente encontradas em produtos eletrónicos.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Indicadores de energia, conectividade ou modo em dispositivos de telecomunicações, hardware de rede e eletrodomésticos.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para painéis LCD, teclados e símbolos, frequentemente acoplada a guias de luz.
• Sistemas com Guias de Luz:O amplo ângulo de visão e o acoplamento de luz otimizado tornam-no uma fonte ideal para guias de luz de plástico ou acrílico.
• Dispositivos Portáteis/Alimentados por Bateria:Devido ao seu baixo consumo de corrente, é excelente para smartphones, tablets, comandos à distância e tecnologia vestível.

8.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor em série para limitar a corrente direta ao valor desejado (ex.: 20 mA para brilho típico). Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Considere o pior caso de V_F(mínimo) para evitar sobrecorrente.
• Gestão Térmica:Respeite a curva de derating de corrente. Para aplicações de alta temperatura ambiente ou operação contínua, garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas para dissipar calor, especialmente se operar perto dos valores máximos.
• Proteção ESD:Implemente proteção ESD nas linhas de sinal conectadas ao LED em aplicações acessíveis ao utilizador.
• Design Óptico:Ao usar guias de luz, considere o padrão de radiação do LED e o alinhamento para maximizar a eficiência de acoplamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outros LEDs indicadores SMD, os principais diferenciadores da série 67-21 são a sua geometria específica do pacote P-LCC-2, que produz um ângulo de visão muito amplo de 120 graus, e o uso do material semicondutor AlGaInP para a cor vermelho brilhante. O AlGaInP oferece tipicamente maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica para cores vermelhas e âmbar, comparado com tecnologias mais antigas como o GaAsP. A combinação de uma janela transparente (vs. difusa) e o design do inter-refletor proporciona maior intensidade luminosa axial, o que é benéfico para aplicações com guias de luz onde a luz precisa de ser injetada eficientemente numa pequena abertura.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistor devo usar com uma fonte de 5V?

R: Usando o V_Fmáximo de 2,35V para um design conservador a 20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,02A = 132,5Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria adequado. Verifique sempre a corrente com o V_Freal das suas peças binned.

P: Posso alimentar este LED a 30 mA para obter mais brilho?

R: Não. A corrente direta contínua absoluta máxima é de 25 mA. Exceder esta especificação viola as especificações, reduz a vida útil devido à depreciação acelerada do lúmen e arrisca danos térmicos. Utilize a corrente de pico (60 mA pulsada) apenas para piscar de curta duração.

P: Como é que a temperatura afeta o desempenho?

R: À medida que a temperatura aumenta, a intensidade luminosa diminui (ver curva de desempenho) e a tensão direta tipicamente diminui ligeiramente. Mais criticamente, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida de acordo com a curva de derating para evitar sobreaquecimento.

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

R: O comprimento de onda de pico (λ_p=632nm) é o comprimento de onda físico de máxima potência espectral. O comprimento de onda dominante (λ_d=617,5-633,5nm) é o comprimento de onda de uma luz monocromática que corresponderia à cor percecionada do LED. O comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor.

11. Exemplo Prático de Aplicação

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um router.

O painel tem cinco LEDs (Energia, Internet, Wi-Fi, LAN1, LAN2) atrás de uma fachada de acrílico escurecido com guias de luz moldadas. O LED vermelho brilhante 67-21 é selecionado para o indicador \"Energia\".

Passos de Design:

1. Elétrico:A fonte de alimentação lógica interna do router é de 3,3V. Assumindo um V_Ftípico de 2,0V e visando 15 mA para brilho adequado e menor potência: R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A ≈ 86,7Ω. É escolhido um resistor de 82Ω ou 100Ω.

2. Óptico:O amplo ângulo de visão do LED garante que a luz é capturada eficazmente pela face de entrada da guia de luz, mesmo com pequenos desalinhamentos de colocação do pick-and-place.

3. Térmico:A corrente de operação de 15 mA está bem abaixo do máximo de 25 mA, e a temperatura ambiente dentro do invólucro do router é estimada em 50°C. Consultando a curva de derating, a corrente permitida a 50°C ainda está acima de 20 mA, portanto o design é seguro.

4. Binning:Para garantir brilho uniforme em todos os cinco indicadores do painel, recomenda-se especificar um bin de intensidade luminosa apertado (ex.: Q2 ou R1) e um bin de comprimento de onda dominante consistente durante a aquisição.

12. Princípio de Funcionamento

O LED é um díodo semicondutor baseado no material Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (aproximadamente 1,8-2,2V para AlGaInP vermelho) 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 de forma radiante, libertando energia na forma de fotões. A energia específica da banda proibida da liga de AlGaInP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está no espectro do vermelho brilhante. O pacote encapsula o chip, fornece proteção mecânica, aloja o inter-refletor para moldar a saída de luz e incorpora a lente (janela transparente) para controlar o padrão do feixe.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs indicadores SMD como o formato P-LCC-2 é para uma eficácia luminosa cada vez maior (mais saída de luz por unidade de potência elétrica de entrada), permitindo correntes de operação mais baixas para o mesmo brilho percecionado, o que é crítico para designs energeticamente eficientes. Existe também uma procura contínua por miniaturização, mantendo ou melhorando o desempenho óptico. Os processos de fabrico são otimizados para maior rendimento e tolerâncias de binning mais apertadas, fornecendo aos designers cor e brilho mais consistentes entre lotes de produção. Além disso, uma confiabilidade melhorada sob perfis de refluxo de temperatura mais elevada (ex.: para soldadura sem chumbo) e uma robustez ESD melhorada são expectativas padrão em componentes modernos. A tecnologia subjacente de AlGaInP para LEDs vermelhos/laranja/âmbar é madura, mas continua a ver melhorias incrementais em eficiência e vida útil.