Ficha Técnica da Série 67-21 de LED Top View - Pacote 3.2x2.8x1.9mm - Tensão Direta 1.75-2.35V - Cor Vermelho Brilhante - Documentação em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 67-21 representa uma família de LEDs Top View de montagem em superfície (SMD) projetados para aplicações de indicação e retroiluminação. Este modelo específico apresenta uma cor de emissão vermelho brilhante, obtida através da tecnologia de chip AlGaInP. O dispositivo é encapsulado em um pacote compacto P-LCC-2 com corpo branco e janela transparente incolor, o que contribui para suas características de amplo ângulo de visão. Um recurso de projeto fundamental é o inter-refletor integrado dentro do pacote, que otimiza a eficiência de acoplamento de luz. Isso torna o LED particularmente adequado para uso com light pipes (guias de luz), onde a transmissão eficiente da luz da fonte até o ponto de exibição é crítica. O baixo requisito de corrente aumenta ainda mais sua adequação para aplicações sensíveis ao consumo de energia, como dispositivos eletrônicos portáteis e painéis de instrumentos automotivos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED incluem seu amplo ângulo de visão de 120 graus, compatibilidade com processos padrão de posicionamento e soldagem automatizados (incluindo soldagem por fase de vapor, reflow por infravermelho e soldagem por onda), e sua construção livre de chumbo e em conformidade com a RoHS. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm e carretel para montagem em grande volume. Seus principais mercados-alvo são a eletrônica automotiva (para retroiluminação de painéis e interruptores), equipamentos de telecomunicações (para indicadores em telefones e máquinas de fax), iluminação geral de interruptores e símbolos, e como fonte de retroiluminação plana para LCDs. A combinação de confiabilidade, facilidade de montagem e desempenho óptico o posiciona como um componente versátil para uso geral em indicação.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do LED é definido sob condições padrão de teste de temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Uma compreensão abrangente desses parâmetros é essencial para o projeto adequado do circuito e a previsão de desempenho.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Essas classificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A operação sob ou nesses limites não é garantida. Os principais valores máximos absolutos são: uma tensão reversa (V_R) de 5V, uma corrente direta contínua (I_F) de 25mA, e uma corrente direta de pico (I_FP) de 100mA para operação pulsada com ciclo de trabalho de 1/10 e frequência de 1kHz. A dissipação máxima de potência (P_d) é de 100mW. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura de -40°C a +85°C e pode ser armazenado entre -40°C e +90°C. O perfil de temperatura de soldagem é crítico: para soldagem por reflow, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 10 segundos, enquanto para soldagem manual, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C por 3 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

O ponto de operação típico para especificações fotométricas e elétricas é a uma corrente direta de 20mA. A intensidade luminosa (I_v) tem uma faixa típica de 140mcd a 360mcd, que é ainda dividida em bins específicos (R2, S1, S2, T1). O comprimento de onda dominante (λ_d) para a variante vermelho brilhante está entre 621nm e 631nm, com um comprimento de onda de pico típico (λ_p) em torno de 632nm. A largura de banda espectral (Δλ) é de aproximadamente 20nm. Eletricamente, a tensão direta (V_F) a 20mA varia de 1,75V a 2,35V, e a corrente reversa (I_R) é garantida como menor que 10μA na tensão reversa máxima de 5V. As tolerâncias são especificadas como ±11% para intensidade luminosa, ±1nm para comprimento de onda dominante e ±0,1V para tensão direta.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho e na cor em aplicações de produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isso permite que os projetistas selecionem o grau apropriado para as necessidades de sua aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

A saída luminosa é categorizada em quatro bins: R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd) e T1 (285-360 mcd). Todas as medições são feitas em I_F=20mA. Selecionar um bin superior (por exemplo, T1) garante um LED mais brilhante, o que pode ser necessário para aplicações que requerem alta visibilidade ou quando usado atrás de light pipes com alta atenuação.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (matiz) é controlada pelo binning do comprimento de onda dominante. Para esta série vermelho brilhante, os bins são agrupados sob o código 'F', com sub-bins FF1 (621-626 nm) e FF2 (626-631 nm). Uma distribuição de comprimento de onda mais restrita dentro de uma aplicação garante uma aparência de cor uniforme em vários indicadores.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três grupos sob o código 'B': B0 (1,75-1,95V), B1 (1,95-2,15V) e B2 (2,15-2,35V). O conhecimento do bin V_Fé crucial para projetar o circuito limitador de corrente, especialmente ao acionar vários LEDs em série, para garantir distribuição uniforme de corrente e brilho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem insights valiosos sobre o comportamento do LED sob condições não padrão.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A curva mostra que a intensidade luminosa é inversamente relacionada à temperatura da junção. À medida que a temperatura ambiente aumenta de -40°C para +110°C, a saída relativa diminui. Na temperatura máxima de operação de +85°C, a saída é significativamente menor do que a 25°C. Essa derivação térmica deve ser considerada em projetos onde são esperadas altas temperaturas ambientes, podendo exigir a seleção de um bin de intensidade mais alto ou resfriamento ativo.

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

A curva I-V é não linear, típica de um diodo. No ponto de operação recomendado de 20mA, a tensão cai dentro da faixa de binning. A curva permite que os projetistas estimem a queda de tensão em diferentes correntes de acionamento, o que é essencial para o projeto da fonte de alimentação.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente direta na faixa de operação típica. No entanto, acionar o LED acima do valor máximo absoluto de 25mA é proibido, pois reduzirá a vida útil e a confiabilidade devido à geração excessiva de calor.

4.4 Diagrama de Radiação e Distribuição Espectral

O diagrama de radiação confirma o amplo ângulo de visão de 120 graus, mostrando um padrão de emissão semelhante ao Lambertiano. O gráfico de distribuição espectral mostra um único pico centrado em torno de 632nm, característico dos LEDs vermelhos de AlGaInP, com uma largura de banda definida que garante a pureza da cor.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O pacote P-LCC-2 tem dimensões de aproximadamente 3,2mm de comprimento, 2,8mm de largura e 1,9mm de altura (tolerância ±0,1mm, salvo indicação em contrário). O desenho técnico fornece medidas detalhadas para o corpo do LED, a lente e a pegada crítica do terminal de solda. O projeto correto do terminal é essencial para soldagem confiável e alinhamento adequado durante o reflow. A polaridade é indicada pela marca do cátodo no pacote. O padrão de terminais recomendado para a PCB garante a formação suficiente do filete de solda e estabilidade mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é totalmente compatível com processos padrão de montagem SMT. Para soldagem por reflow, é obrigatório um perfil com temperatura de pico não excedendo 260°C por 10 segundos para evitar danos ao pacote plástico e à ligação interna do chip. Uma taxa padrão de aquecimento e resfriamento deve ser seguida. Para soldagem manual, deve-se tomar extremo cuidado: use um ferro aterrado com temperatura da ponta abaixo de 350°C e limite o tempo de contato a 3 segundos por terminal. Evite estresse mecânico na lente durante e após a montagem. A sensibilidade à umidade é tratada pelo envio dos componentes em sacos de alumínio herméticos à prova de umidade com dessecante.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora de 8mm, com uma quantidade padrão carregada de 2000 peças por carretel. As dimensões do carretel são especificadas para compatibilidade com alimentadores automatizados. A etiqueta no carretel inclui informações críticas: Número da Peça (PN), Número da Peça do Cliente (CPN), quantidade (QTY), número do lote (LOT NO) e os códigos de bin específicos para intensidade luminosa (CAT), comprimento de onda dominante (HUE) e tensão direta (REF). Essa rastreabilidade é vital para o controle de qualidade e fabricação consistente.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é ideal para indicadores de status em eletrônicos de consumo, retroiluminação para interruptores de membrana e legendas de painéis, e iluminação para light pipes em painéis de instrumentos automotivos ou painéis de controle industrial. Seu amplo ângulo de visão o torna adequado para aplicações onde o indicador precisa ser visível de vários ângulos.

8.2 Considerações de Projeto

Sempre use um resistor limitador de corrente em série com o LED. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo do bin ou da folha de dados para garantir que a corrente não exceda 20mA sob as piores condições. Para brilho uniforme em matrizes de múltiplos LEDs, considere usar drivers de corrente constante ou binning de LEDs para V_Fconsistente. Ao usar com light pipes, certifique-se de que o material do guia tenha alta transmitância para a luz vermelha e projete a interface para minimizar as perdas ópticas.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

O produto passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade com um nível de confiança de 90% e uma Tolerância Percentual de Lotes Defeituosos (LTPD) de 10%. O portfólio de testes inclui resistência à soldagem por reflow, ciclagem de temperatura (-40°C a +100°C), choque térmico, armazenamento em alta e baixa temperatura, vida útil em operação CC a 20mA por 1000 horas e teste de alta temperatura/alta umidade (85°C/85% UR). Esses testes validam a robustez do LED para ambientes automotivos e industriais exigentes, garantindo estabilidade de desempenho a longo prazo.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs mais antigos de furo passante, este pacote SMD oferece economia significativa de espaço, melhor adequação para produção automatizada e maior confiabilidade ao eliminar a soldagem manual. Dentro do cenário de LEDs SMD, a série 67-21 se diferencia por sua geometria de pacote específica otimizada para acoplamento com light pipes e seu amplo ângulo de visão de 120 graus, que é mais amplo do que muitos LEDs SMD padrão. A disponibilidade de binning preciso para intensidade, cor e tensão fornece uma vantagem para aplicações que requerem alta consistência.

11. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Posso acionar este LED sem um resistor limitador de corrente?

R: Não. Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, destruindo-o instantaneamente. Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante.

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

R: 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 corresponde à cor percebida do LED. Para especificação de cor, o comprimento de onda dominante é mais relevante.

P: Como interpreto os códigos de bin no rótulo?

R: O código CAT corresponde ao bin de intensidade luminosa (por exemplo, S1), o código HUE ao bin de comprimento de onda dominante (por exemplo, FF1) e o código REF ao bin de tensão direta (por exemplo, B1). Eles garantem que você receba LEDs com as características de desempenho específicas que pediu.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação normal a 20mA ou menos, um dissipador de calor dedicado normalmente não é necessário para um único LED. No entanto, o gerenciamento térmico através de um layout adequado da PCB (terminais de alívio térmico, áreas de cobre) é uma boa prática, especialmente para matrizes de alta densidade ou aplicações de alta temperatura ambiente.

12. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Conjunto de Indicadores de Painel de Instrumentos:Em um painel de instrumentos automotivo, vários LEDs da série 67-21 (em vermelho e outras cores da série) podem ser montados em uma única PCB. Cada LED é emparelhado com um light pipe dedicado para guiar sua luz para um ícone específico (por exemplo, verificar motor, pressão do óleo). O amplo ângulo de visão garante que o ícone seja iluminado uniformemente tanto para o motorista quanto para o passageiro. Os LEDs são acionados via sistema de 12V do veículo usando resistores em série apropriados, calculados usando o V_Fmáximo para garantir consistência de brilho ao longo da faixa de temperatura dentro do carro.

Exemplo 2: Painel de Controle Industrial:Um painel de operador de máquina usa esses LEDs atrás de painéis de acrílico gravados para indicar os estados da máquina (Funcionando - Verde, Falha - Vermelho, Em Espera - Amarelo). O pacote branco do LED minimiza a contaminação de cor da PCB. O projetista seleciona LEDs do mesmo bin de intensidade e tensão para garantir brilho uniforme em todos os indicadores. O pacote SMD permite um design de painel muito plano e compacto.

13. Princípio de Operação

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n de semicondutor. O material do chip é Fosfeto de Alumínio Gálio Índio (AlGaInP). Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, elétrons da região n e lacunas da região p são injetados na região ativa onde se recombinam. No AlGaInP, essa recombinação libera energia na forma de fótons (luz) na porção vermelha do espectro visível (aproximadamente 630nm). A composição específica das camadas de AlGaInP determina o comprimento de onda preciso da luz emitida. A lente de epóxi transparente incolor encapsula o chip, protege-o do ambiente e molda a luz emitida no padrão de radiação desejado.

14. Tendências e Contexto da Indústria

A tendência em LEDs indicadores continua em direção a maior eficiência (mais saída de luz por unidade de entrada elétrica), tamanhos de pacote menores e confiabilidade aprimorada. Há também uma demanda crescente por consistência mais rigorosa de cor e brilho (binning) por razões estéticas e funcionais na eletrônica de consumo e automotiva. Embora esta série 67-21 seja um produto bem estabelecido, tecnologias de LED mais novas podem oferecer maior eficácia. No entanto, sua combinação de um pacote comprovado, ampla disponibilidade, características ópticas específicas para light pipes e dados abrangentes de confiabilidade garantem sua relevância contínua em muitas aplicações de projeto onde é necessário um equilíbrio entre desempenho, custo e confiabilidade comprovada. A busca pela miniaturização e maior integração na eletrônica também apoia o uso de tais componentes SMD padronizados e automatizáveis.