Ficha Técnica da Série 45-21 de LED Top View - Pacote P-LCC-2 - Tensão Direta 1,75-2,35V - Corrente Máx. 50mA - Cor Vermelho Brilhante - Português

1. Visão Geral do Produto

A série 45-21 representa uma família de LEDs Top View encapsulados num compacto pacote de montagem em superfície P-LCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). Este dispositivo é projetado principalmente como um indicador óptico, apresentando uma janela transparente incolor e um corpo branco que melhora a reflexão e difusão da luz. A sua principal vantagem de projeto reside no amplo ângulo de visão, alcançado através de um design otimizado de inter-refletores dentro do encapsulamento. Esta característica torna-o excecionalmente adequado para aplicações que utilizam guias de luz, onde o acoplamento eficiente da fonte LED para o guia é crítico. A série está disponível em várias cores, incluindo a variante Vermelho Brilhante detalhada neste documento, que utiliza tecnologia de semicondutor AlGaInP.

Um benefício operacional chave é o seu baixo requisito de corrente. Com uma corrente direta típica de 20mA para operação padrão, é ideal para aplicações sensíveis à energia, como equipamentos portáteis e alimentados por bateria. O dispositivo é projetado para compatibilidade com processos modernos de fabricação em volume, sendo adequado para soldagem por refluxo de fase de vapor, refluxo por infravermelho e soldagem por onda. Também é compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e é fornecido em fita de 8mm e bobina para montagem eficiente. O produto é construído com materiais sem chumbo e está em conformidade com os regulamentos ambientais relevantes.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens primárias desta série de LED derivam da sua geometria de encapsulamento e seleção de materiais. O amplo ângulo de visão (tipicamente 120 graus) garante visibilidade a partir de uma ampla gama de posições, o que é essencial para indicadores de estado em eletrônicos de consumo, painéis industriais e dispositivos de comunicação. A eficiência otimizada de acoplamento de luz traduz-se diretamente num brilho percebido maior quando usado com guias de luz, reduzindo a necessidade de correntes de acionamento mais altas e economizando energia.

O mercado-alvo é amplo, abrangendo telecomunicações (para indicadores e retroiluminação em telefones e máquinas de fax), eletrônicos de consumo, controles industriais e interiores automotivos. A sua confiabilidade e compatibilidade com processos automatizados tornam-no uma escolha rentável para produção em grande volume. O baixo consumo de energia visa especificamente o segmento de eletrônicos portáteis, onde estender a vida útil da bateria é uma consideração de projeto primordial.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que definem o envelope de desempenho do LED e orientam o projeto correto do circuito.

2.1 Especificações Absolutas Máximas

As Especificações Absolutas Máximas definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta (I_F):50mA DC. A corrente contínua não deve ultrapassar este limite.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10 a 1kHz). Isto permite breves períodos de maior brilho.
• Dissipação de Potência (P_d):120mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor sem exceder a sua classificação térmica.
• Descarga Eletrostática (ESD):2000V (Modelo do Corpo Humano). Procedimentos adequados de manuseio de ESD são obrigatórios durante a montagem.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:Varia de -40°C a +85°C (operação) e de -40°C a +90°C (armazenamento).
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos (refluxo) ou 350°C por 3 segundos (soldagem manual).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura de junção (T_j) de 25°C sob uma corrente de teste padrão de 20mA. Representam o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa (I_v):Varia de 450 mcd (mín.) a 900 mcd (máx.), com uma tolerância típica de ±11%. Esta é a principal medida do brilho percebido.
• 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 axial de pico.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Varia de 617,5 nm a 633,5 nm, com uma tolerância de ±1nm. Este comprimento de onda corresponde à cor percebida (Vermelho Brilhante).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral da luz vermelha emitida.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 1,75V a 2,35V a 20mA, com uma tolerância típica de ±0,1V. Isto é crítico para projetar o resistor limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 µA a uma polarização reversa de 5V, indicando boa qualidade da junção.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Os projetistas podem especificar bins para garantir uniformidade de cor e brilho numa aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A intensidade é categorizada em três bins principais (U1, U2, V1) com base nos valores mínimos e máximos medidos em I_F=20mA. Por exemplo, o bin U1 cobre 450-565 mcd, U2 cobre 565-715 mcd e V1 cobre 715-900 mcd. Selecionar um bin superior (ex., V1) garante uma saída mínima mais brilhante.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor Vermelho Brilhante é agrupada sob 'Grupo A' e subdividida em quatro bins de comprimento de onda: E4 (617,5-621,5 nm), E5 (621,5-625,5 nm), E6 (625,5-629,5 nm) e E7 (629,5-633,5 nm). Uma seleção de bin mais restrita (ex., especificando apenas E5) garante um tom de vermelho mais consistente em todos os LEDs de uma montagem.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é agrupada sob 'Grupo B' com três bins: 0 (1,75-1,95V), 1 (1,95-2,15V) e 2 (2,15-2,35V). Embora muitas vezes menos crítico do que a cor e o brilho para indicadores, especificar um bin de tensão pode ser importante para o projeto da fonte de alimentação em grandes arrays ou quando se acionam LEDs em paralelo sem resistores individuais.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem informações valiosas sobre o comportamento do LED sob condições variáveis.

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

A curva mostra a relação exponencial típica de um díodo. A 25°C, a tensão sobe abruptamente com a corrente uma vez ultrapassado o limiar de ativação. Esta não linearidade sublinha a necessidade de usar um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante, pois uma pequena alteração na tensão pode causar uma grande, e potencialmente danosa, alteração na corrente.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente numa determinada faixa, mas acabará por saturar a correntes mais altas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Operar na corrente recomendada de 20mA proporciona um bom equilíbrio entre brilho e eficiência.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A intensidade luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva de derating é crucial para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada. Os projetistas devem contabilizar esta redução para garantir que o brilho suficiente é mantido em todas as condições de operação.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico espectral confirma a natureza monocromática do LED AlGaInP, com um único pico estreito centrado em torno de 632 nm, produzindo uma cor Vermelho Brilhante saturada sem emissão significativa noutras bandas de comprimento de onda.

4.5 Padrão de Radiação (Diagrama Polar)

O diagrama confirma visualmente o padrão de emissão amplo, semelhante ao Lambertiano. A intensidade é quase uniforme numa ampla região central, diminuindo gradualmente em direção às bordas, o que é ideal para visualização em ângulo amplo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Contorno e Dimensões do Pacote

O pacote P-LCC-2 tem uma pegada compacta. Dimensões críticas incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e tamanho dos terminais. Um indicador de polaridade (tipicamente um entalhe ou um ponto no pacote ou um canto chanfrado) identifica o cátodo. A ficha técnica fornece um padrão recomendado de solda para garantir a formação confiável da junta de solda e o alinhamento adequado durante o refluxo.

5.2 Especificações da Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora de 8mm, enrolada em bobinas padrão. As dimensões da fita (tamanho do bolso, passo) e da bobina (diâmetro do núcleo, diâmetro do flange) são especificadas para serem compatíveis com equipamentos de montagem automática. Cada bobina contém 2000 peças.

5.3 Sensibilidade à Humidade e Embalagem

Os LEDs são embalados num saco de alumínio resistente à humidade com um dessecante para evitar a absorção de humidade, o que poderia causar "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura. A etiqueta no saco contém informações críticas como o nível de sensibilidade à humidade (implícito pela embalagem), quantidade e número da peça.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é classificado para uma temperatura de pico de refluxo de 260°C por um máximo de 10 segundos. Isto está alinhado com perfis padrão de refluxo sem chumbo. A massa térmica da PCB e o perfil específico (rampa de aquecimento, imersão, pico, arrefecimento) devem ser controlados para permanecer dentro deste limite e evitar choque térmico.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

• Antes de Abrir:O saco à prova de humidade deve ser armazenado a ≤30°C e ≤70% de HR. Os componentes devem ser usados dentro de um ano a partir da data de selagem do saco.
• Depois de Abrir:Se não forem usados imediatamente, os componentes expostos à humidade ambiente podem necessitar de pré-aquecimento antes da soldagem, de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC, para remover a humidade absorvida.
• Proteção ESD:Devem ser observadas as precauções padrão de ESD (estações de trabalho aterradas, pulseiras) durante o manuseio.

7. Recomendações de Projeto de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O circuito de acionamento mais comum é um resistor limitador de corrente em série conectado a uma fonte de tensão (V_CC). O valor do resistor é calculado como R = (V_CC- V_F) / I_F. Usar o V_Fmáximo da ficha técnica (2,35V) neste cálculo garante que a corrente nunca excede o I_Fdesejado, mesmo com variações entre peças. Por exemplo, com uma fonte de 5V e um I_Falvo de 20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,02A = 132,5Ω. Um resistor padrão de 130Ω ou 150Ω seria apropriado.

7.2 Considerações de Projeto para Aplicações com Guia de Luz

Ao acoplar a um guia de luz, alinhe o LED centralmente sob a superfície de entrada do guia. O amplo ângulo de visão deste LED ajuda a preencher a abertura de entrada do guia. A distância entre a cúpula do LED e o guia de luz deve ser minimizada para reduzir a perda de luz. O encapsulamento branco ajuda a refletir a luz que de outra forma seria perdida para baixo de volta para a direção de emissão, melhorando a eficiência geral de acoplamento. Os desenhos mecânicos devem considerar a altura do LED e as áreas de exclusão recomendadas.

7.3 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa, a operação contínua na corrente máxima (50mA) em altas temperaturas ambientes pode aproximar-se dos limites do dispositivo. Para tais casos de uso, garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das almofadas térmicas do LED (se houver) ou vias térmicas pode ajudar a dissipar o calor e manter uma temperatura de junção mais baixa, preservando a saída luminosa e a confiabilidade a longo prazo.

8. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

A ficha técnica descreve um conjunto abrangente de testes de confiabilidade realizados com um nível de confiança de 90% e uma Tolerância Percentual de Lote Defeituoso (LTPD) de 10%. Estes testes simulam condições severas de operação e armazenamento para garantir a confiabilidade em campo.

• Resistência à Soldagem por Refluxo:Verifica se o pacote pode suportar o processo de soldagem.
• Ciclagem de Temperatura & Choque Térmico:Testa a robustez contra tensões mecânicas induzidas por mudanças repetidas de temperatura.
• Armazenamento em Alta/Baixa Temperatura:Avalia a estabilidade a longo prazo sob condições extremas de não operação.
• Vida Útil em Operação DC:Um teste de vida de 1000 horas à corrente nominal (20mA) e temperatura (25°C).
• Vida Útil em Operação de Alta Temperatura/Umidade (85°C/85% RH):Teste acelerado para resistência à humidade e corrosão sob polarização.

A aprovação nestes testes indica um produto robusto adequado para aplicações comerciais e industriais exigentes.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Por que um resistor limitador de corrente é absolutamente necessário?

A característica I-V do LED é exponencial. Um pequeno aumento na tensão da fonte acima da queda de tensão direta do LED causa um aumento muito grande, e potencialmente destrutivo, na corrente. O resistor fornece uma queda de tensão linear e previsível que estabiliza a corrente, protegendo o LED de condições de sobrecorrente causadas por tolerâncias normais de tensão ou transitórios.

9.2 Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador?

Sim, mas com ressalvas importantes. O pino GPIO deve ser configurado como saída. Você ainda deve incluir um resistor em série. Além disso, deve garantir que o pino do microcontrolador pode fornecer (ou absorver, dependendo da configuração do seu circuito) os 20mA necessários continuamente, o que está no limite ou além para alguns pinos de I/O de uso geral. Consulte a ficha técnica do microcontrolador. Usar um transistor como interruptor é muitas vezes uma opção mais segura e flexível para correntes mais altas ou quando se acionam múltiplos LEDs.

9.3 Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda único onde a saída de potência espectral é fisicamente a mais alta.Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda da luz monocromática que seria percebida pelo olho humano como tendo a mesma cor que a saída do LED. Para um LED monocromático como este vermelho, eles são muito próximos. O comprimento de onda dominante é geralmente o parâmetro mais relevante para especificação de cor e binning.

9.4 Como interpreto os códigos de bin na etiqueta da bobina?

A etiqueta usa códigos como CAT, HUE e REF. 'CAT' corresponde ao Bin de Intensidade Luminosa (ex., U1, V1). 'HUE' corresponde ao Bin de Comprimento de Onda Dominante (ex., E5, E6). 'REF' corresponde ao Bin de Tensão Direta (ex., 0, 1, 2). Conhecer estes códigos permite verificar se recebeu o grau de desempenho específico que encomendou.