Folha de Dados LED Branco PLCC-2 - Dimensões 2,20x1,40x1,30mm - Tensão 3,0V - Potência 0,06W

1. Visão Geral do Produto

1.1 Descrição Geral

Este componente é um díodo emissor de luz (LED) branco encapsulado no pacote PLCC-2 (*Plastic Leaded Chip Carrier*). O dispositivo é fabricado utilizando um chip semicondutor azul combinado com um revestimento de fósforo para produzir luz branca. O pacote compacto de montagem em superfície possui 2,20 mm de comprimento, 1,40 mm de largura e 1,30 mm de altura, tornando-o adequado para aplicações com restrições de espaço.

1.2 Características

• Pacote:Fator de forma PLCC-2.
• Ângulo de Visão:Ângulo de visão extremamente amplo, típico de 120 graus.
• Compatibilidade de Montagem:Projetado para todos os processos padrão de montagem e soldagem SMT (*Surface Mount Technology*).
• Embalagem:Fornecido em fita e carretel para colocação automática.
• Sensibilidade à Umidade:Classificado no Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 2.
• Conformidade Ambiental:Conforme com as regulamentações RoHS (*Restriction of Hazardous Substances*) e REACH (*Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals*).
• Qualificações:Os testes de qualificação do produto são baseados no padrão AEC-Q101 para qualificação por teste de tensão de semicondutores discretos automotivos.

1.3 Aplicação

A aplicação primária deste LED é emiluminação interior automotiva. Isto inclui aplicações como retroiluminação de painéis de instrumentos, iluminação de botões, iluminação ambiente e luzes indicadoras dentro da cabine do veículo.

2. Parâmetros Técnicos Detalhados

2.1 Características Elétricas e Ópticas

Todos os parâmetros são especificados na temperatura do ponto de solda (Ts) de 25°C. Este é um ponto de referência crítico para os cálculos de projeto.

• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão típica no LED para uma corrente direta (I_F) de 20mA é de 3,0 Volts. Os limites mínimo e máximo para a produção são 2,7V e 3,3V, respectivamente. A tolerância de medição é de ±0,1V.
• Corrente Reversa (I_R):A corrente de fuga máxima quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada é de 10 µA.
• Intensidade Luminosa (I_V):A saída de luz típica para I_F=20mA é de 1200 milicandelas (mcd), com uma faixa de 800 mcd (mín.) a 1500 mcd (máx.). A tolerância de medição é de ±10%.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico. O valor típico é de 120 graus, proporcionando um padrão de iluminação muito amplo e uniforme.
• Resistência Térmica (R_θJ-S):A resistência térmica da junção do LED até o ponto de solda é no máximo 300 °C/W. Este parâmetro é crucial para o projeto de gestão térmica a fim de prevenir o superaquecimento.

2.2 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é aconselhada.

• Dissipação de Potência (P_D):99 mW máx.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA máx.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA máx., especificada sob um ciclo de trabalho de 1/10 com largura de pulso de 10ms.
• Tensão Reversa (V_R):5 V máx.
• Descarga Eletrostática (ESD):Classificação de 8000V pelo Modelo de Corpo Humano (HBM).
• Temperatura de Operação & Armazenamento (T_OPR, T_STG):-40°C a +100°C.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J):120°C. Esta é a temperatura mais alta permitida na própria junção semicondutora.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base nos principais parâmetros elétricos e ópticos medidos em I_F= 20mA.

3.1 Binning da Tensão Direta (V_F)

Os LEDs são agrupados em bins designados F2, G1, G2, H1, H2 e I1, correspondendo a faixas de tensão específicas desde 2,7-2,8V até 3,2-3,3V. Isto permite aos projetistas selecionar componentes com tolerâncias de tensão mais apertadas para os requisitos específicos do seu circuito.

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (I_V)

A saída luminosa é classificada em três categorias: L1 (800-1000 mcd), L2 (1000-1200 mcd) e M1 (1200-1500 mcd). Este binning garante uniformidade de brilho dentro de uma montagem.

3.3 Binning da Coordenada de Cromaticidade

O ponto de cor branca é definido dentro de regiões específicas no diagrama de cromaticidade CIE 1931. A folha de dados define três bins (TC1, TC2, TC3), cada um uma área quadrilátera especificando a faixa aceitável das coordenadas de cor x e y. A tolerância para estas coordenadas é de ±0,005. Isto controla o matiz e a saturação da luz branca, garantindo uma aparência branca consistente entre múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva característica mostra uma relação não linear. A tensão direta aumenta com a corrente, iniciando por volta de 2,5V em correntes muito baixas e subindo para aproximadamente 3,2V na corrente contínua máxima de 30mA. Esta curva é essencial para o projeto do *driver*, especialmente para *drivers* de corrente constante, para compreender a tensão de conformidade necessária.

4.2 Corrente Direta vs. Intensidade Luminosa Relativa

Esta curva demonstra que a saída de luz é aproximadamente proporcional à corrente na faixa de operação. Contudo, não é perfeitamente linear, e a eficiência (saída de luz por unidade de potência elétrica) tipicamente diminui em correntes muito altas devido ao aumento da geração de calor. A curva confirma que 20mA é um ponto de operação padrão que proporciona boa eficiência e saída.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote PLCC-2 possui um tamanho do corpo de 2,20mm (C) × 1,40mm (L) × 1,30mm (A). Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,20mm salvo especificação em contrário no desenho. O pacote inclui uma lente moldada que cria o amplo ângulo de visão de 120 graus.

5.2 Identificação de Polaridade e Padrão de Soldagem

O cátodo (terminal negativo) é identificado por um marcador distinto no pacote, tipicamente um ponto verde, um entalhe ou um canto chanfrado, conforme mostrado no diagrama. Um padrão recomendado para as *pads* de solda (*footprint*) é fornecido para o layout da PCB. Este padrão é projetado para garantir juntas de solda confiáveis e alinhamento adequado durante a soldagem por refluxo.

6. Diretrizes para Soldagem por Refluxo SMT e Manuseio

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Como um componente de Nível MSL 2, este LED deve ser soldado dentro de 168 horas (1 semana) após a abertura de uma embalagem sensível à umidade, sob condições de fábrica (<30°C/60% UR). Um perfil padrão de refluxo sem chumbo (SAC305) é adequado. Parâmetros-chave incluem uma rampa de pré-aquecimento, uma zona de saturação para ativar o fluxo, uma temperatura de pico tipicamente não excedendo 260°C, e uma fase controlada de resfriamento. O tempo específico acima do líquido (ex.: 217°C) deve ser controlado para minimizar o estresse térmico no componente.

6.2 Precauções de Manuseio e Armazenamento

• Proteção contra ESD:Embora o dispositivo tenha uma alta tensão de suporte a ESD (8000V HBM), as precauções padrão contra ESD (pulseiras, tapetes condutivos, ionizadores) devem ser seguidas durante o manuseio para prevenir danos latentes.
• Gestão Térmica em Operação:A corrente máxima de operação deve ser determinada após medir a temperatura real do pacote na aplicação. A temperatura da junção (T_J) não deve exceder sua especificação absoluta máxima de 120°C. Os projetistas devem considerar a resistência térmica e garantir dissipação de calor adequada através das *pads* e trilhas da PCB.
• Limpeza:Se for necessária limpeza pós-solda, utilize métodos e solventes compatíveis com o material do pacote plástico para evitar danos ou descoloração da lente.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita carreadora estampada enrolada em carretéis. A folha de dados fornece dimensões precisas para o bolso da fita carreadora, largura da fita, *pitch* e diâmetro do carretel. Esta informação é vital para programar máquinas automáticas de "pick-and-place".

7.2 Testes de Confiabilidade

O produto passa por uma série de testes de confiabilidade baseados nas diretrizes AEC-Q101. Estes testes podem incluir (mas não se limitando a) Vida Útil de Alta Temperatura (*HTOL*), Ciclagem de Temperatura (*TC*), Tensão Reversa em Alta Temperatura e Umidade (*H3TRB*), e outros testes de tensão para validar o desempenho em condições automotivas.

8. Sugestões para Projeto de Aplicação

8.1 Aplicação Típica: Iluminação Interior Automotiva

Para iluminação de painéis, o amplo ângulo de visão é benéfico para garantir distribuição uniforme de luz através de grandes painéis ou símbolos. É altamente recomendado um *driver* de corrente constante em vez de uma combinação de tensão constante/resistor para garantir saída de luz estável independentemente de pequenas variações na tensão direta ou temperatura. O *driver* deve ser projetado para limitar a corrente a um nível seguro, tipicamente 20-30mA, com base em considerações térmicas.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor em série ou, preferencialmente, um *driver* ativo de corrente constante.
• Trajeto Térmico:Maximize a área de cobre conectada às *pads* térmicas (pontos de solda) do LED na PCB para funcionar como dissipador de calor.
• Projeto Óptico:Considere o padrão de emissão de 120 graus ao projetar guias de luz, difusores ou lentes para atingir o efeito de iluminação desejado.

9. Comparação Técnica e Vantagens

Comparado com LEDs genéricos não automotivos, este componente oferece diferenciais-chave:

• Qualificação Automotiva (AEC-Q101):Esta é uma vantagem primária, indicando que o dispositivo é testado para suportar as condições ambientais severas (extremos de temperatura, vibração, umidade) encontradas em aplicações automotivas.
• Binning Controlado:O detalhado binning de tensão direta e intensidade luminosa proporciona desempenho previsível, crucial para aplicações que requerem consistência visual.
• Ângulo de Visão Ampla:O ângulo de 120 graus é vantajoso para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme sem ópticas secundárias.
• Pacote Robusto:O pacote PLCC-2 oferece boa estabilidade mecânica e uma *footprint* de junta de solda confiável.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual tensão do *driver* é necessária para este LED?

O *driver* deve fornecer uma tensão superior à tensão direta máxima da cadeia de LEDs sob as piores condições. Para um único LED, recomenda-se uma fonte de pelo menos 3,5V para considerar o V_F máximo de 3,3V e alguma margem.

10.2 Posso acionar este LED com uma fonte de 5V e um resistor?

Sim, mas requer cálculo cuidadoso. Por exemplo, para um alvo de 20mA com um V_F típico de 3,0V a partir de uma fonte de 5V: R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100Ω. A potência nominal do resistor seria P = I^2 * R = (0,02^2)*100 = 0,04W, portanto um resistor de 1/8W ou 1/10W é suficiente. Contudo, a eficiência é baixa (~60%), e a saída de luz irá variar com o bin V_F e flutuações na tensão da fonte.

10.3 Quantos LEDs posso conectar em série?

O número depende da tensão de conformidade do seu *driver*. Para um *driver* de 12V, considerando alguma margem: N = (12V - margem) / V_F Máx. Usando 2V de margem e 3,3V máx: (12-2)/3,3 ≈ 3 LEDs em série. Sempre verifique a folha de dados do *driver*.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

11.1 Projetando a Retroiluminação de Controles Automotivos de HVAC

Cenário:Iluminar quatro símbolos de botão num painel de controle climático. Brilho e cor uniformes são críticos.

Passos do Projeto:

1. Selecione LEDs do mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: L2: 1000-1200mcd) e bin de cromaticidade (ex.: TC2) para garantir consistência. 2. Projete um circuito *driver* de corrente constante simples usando um CI *driver* de LED dedicado capaz de saída total de 80mA (4 LEDs × 20mA). 3. Posicione os LEDs na PCB com seus centros alinhados sob as áreas difusas dos símbolos dos botões. 4. Utilize uma máscara de solda branca na PCB ao redor dos LEDs para refletir a luz para cima e melhorar a eficiência. 5. Garanta que a PCB tenha *pours* de cobre térmico suficientes conectados às *pads* dos LEDs, pois o espaço fechado pode limitar o fluxo de ar. Esta abordagem garante iluminação confiável, uniforme e duradoura.

. Design a simple constant-current driver circuit using a dedicated LED driver IC capable of 80mA total output (4 LEDs \u00d7 20mA).

. Place the LEDs on the PCB with their centers aligned under the diffused areas of the button symbols.

. Use a white solder mask on the PCB around the LEDs to reflect light upward and improve efficiency.

. Ensure the PCB has sufficient thermal copper pours connected to the LED pads, as the enclosed space might limit airflow.

This approach ensures reliable, uniform, and long-lasting illumination.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Este é um LED branco convertido por fósforo. A fonte de luz fundamental é um chip semicondutor de nitreto de índio e gálio (InGaN) que emite luz azul quando polarizado diretamente. Esta luz azul atinge uma camada de fósforo de granato de ítrio e alumínio dopado com cério (YAG:Ce) depositado sobre ou próximo ao chip. O fósforo absorve uma porção dos fótons azuis e reemite-os como luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. O tom exato de branco (frio, neutro, quente) é determinado pela proporção de luz azul para amarela, a qual é controlada pela composição e espessura do fósforo.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência em tais LEDs SMD para iluminação automotiva e geral é em direção a:

Maior Eficiência (lm/W):Melhorar a saída de luz por watt elétrico, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.

Melhor Reprodução de Cor (CRI):Utilizar misturas de múltiplos fósforos para produzir luz que reproduza cores com mais precisão, importante para iluminação ambiente interior.

Consistência de Cor Mais Apertada:Avanços na aplicação de fósforo e processos de binning produzem LEDs com variações muito pequenas nas coordenadas de cromaticidade.

Maior Densidade de Potência:Desenvolver pacotes que possam suportar correntes de acionamento mais altas na mesma ou menor *footprint*, possibilitado por melhores materiais e projetos de gestão térmica.

Integração:Incorporar múltiplos chips de LED ou componentes *driver* num único módulo de pacote.