Folha de Dados do LED LTPA-2720ZCETU - Pacote 2.7x2.0mm - 3.2V Típico - 1.26W Máx - Cor Ciano - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTPA-2720ZCETU é um diodo emissor de luz (LED) de alta potência pertencente à série 2720. Este produto foi especificamente projetado para atender às exigentes necessidades dos sistemas eletrônicos automotivos. O dispositivo utiliza um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir uma luz de cor ciano, filtrada através de uma lente verde. Sua característica definidora é o seu tamanho miniatura, tornando-o adequado para aplicações com espaço limitado em placas de circuito impresso (PCBs) onde são empregados processos de montagem automatizados.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a sua combinação de alta luminosidade em um fator de forma extremamente pequeno. Foi projetado para ser compatível com equipamentos padrão de pick-and-place automatizados, facilitando a fabricação em grande volume. O produto é pré-condicionado para atender aos requisitos do Nível de Sensibilidade à Umidade 2 da JEDEC, garantindo confiabilidade durante o processo de soldagem por refluxo. Sua qualificação está alinhada com o padrão AEC-Q102, que é o principal padrão de confiabilidade para semicondutores optoeletrônicos discretos em aplicações automotivas. O mercado-alvo são principalmente aplicações de acessórios automotivos, onde são necessárias soluções de iluminação robustas, confiáveis e compactas.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

Esta seção fornece uma análise detalhada dos limites operacionais e das características de desempenho do LED sob condições definidas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (P_D):1,26 Watts máximo. Esta é a potência elétrica total que o pacote pode dissipar como calor sem exceder a temperatura máxima de junção.
• Corrente Direta (I_F):5 mA mínimo, 400 mA máximo DC. O dispositivo requer uma corrente mínima para ligar efetivamente. A corrente contínua DC máxima não deve exceder 400 mA.
• Corrente de Pico Pulsante (I_P):750 mA sob condições específicas (ciclo de trabalho 1/100, largura de pulso de 0,1ms). Isto permite rajadas curtas de corrente mais alta, útil para aplicações de brilho pulsado.
• Sensibilidade ESD (V_HBM):8 kV (Modelo de Corpo Humano) conforme AEC-Q102-001. Isto indica um nível robusto de proteção contra descarga eletrostática adequado para ambientes de manuseio automotivo.
• Faixas de Temperatura:A temperatura de junção (T_j) não deve exceder 150°C. O dispositivo é classificado para operação de -40°C a +125°C de temperatura ambiente (T_opr), com uma faixa de temperatura de armazenamento idêntica (T_stg).

2.2 Características Eletro-Ópticas em T_a=25°C, I_F=200mA

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições padrão de teste.

• Fluxo Luminoso (Φ_V):45 lm (mínimo) a 63 lm (máximo). Esta é a saída total de luz visível. O valor típico não é especificado, indicando que o desempenho é gerenciado através do sistema de binning.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus típico. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor no eixo central, indicando um padrão de feixe amplo.
• Coordenadas Cromáticas (Cx, Cy):Os valores típicos são x=0,165, y=0,362 no diagrama de cromaticidade CIE 1931, definindo o ponto de cor ciano. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada a estas coordenadas.
• Tensão Direta (V_F):2,8V (mínimo) a 3,6V (máximo) a 200mA. A tolerância para qualquer unidade específica é de ±0,1V em relação ao seu valor de bin. Este parâmetro é crucial para o projeto do driver e gerenciamento térmico.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máximo na tensão de teste especificada. A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

2.3 Características Térmicas

O gerenciamento térmico eficaz é crítico para o desempenho e longevidade do LED.

• Resistência Térmica, Junção-Ponto de Solda (R_th,J-S):
  • Real (R_{th,J-S real}):13 °C/W típico. Isto representa o caminho térmico real desde a junção semicondutora até o ponto de solda na PCB.
  • Elétrica (R_{th,J-S el}):9,1 °C/W típico. Este é um valor calculado derivado do coeficiente de temperatura da tensão direta e é usado para estimativa de temperatura in-situ.

Um valor de resistência térmica mais baixo é melhor, pois significa que o calor pode escapar da junção mais facilmente, levando a temperaturas operacionais mais baixas e maior saída de luz para uma determinada corrente de acionamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTPA-2720ZCETU usa um sistema de binning tridimensional: Tensão Direta (V_F), Fluxo Luminoso (Φ_V), e Cor (Cromaticidade). Uma peça completa é especificada por uma combinação como D7/5J/C4.

3.1 Binning de Tensão Direta (V_F)

Os bins são definidos em I_F= 200mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,1V.

• D7:2,8V a 3,0V
• D8:3,0V a 3,2V
• D9:3,2V a 3,4V
• D10:3,4V a 3,6V

3.2 Binning de Fluxo Luminoso (Φ_V)

Os bins são definidos em I_F= 200mA. Cada bin tem uma tolerância de ±10%.

• 5J:45 lm a 50 lm
• 6J:50 lm a 56 lm
• 7J:56 lm a 63 lm

3.3 Binning de Cor (Cromaticidade)

A cor é definida pelas coordenadas no diagrama CIE 1931 em I_F= 200mA. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada às coordenadas (x, y). A folha de dados fornece dois bins definidos por regiões quadriláteras:

• Bin C3:Definido pelos pontos (x,y): (0,100, 0,335), (0,105, 0,375), (0,195, 0,358), (0,195, 0,335).
• Bin C4:Definido pelos pontos (x,y): (0,105, 0,375), (0,110, 0,420), (0,195, 0,386), (0,195, 0,358).

O número de peça LTPA-2720ZCETU corresponde ao bin de cor C4.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui vários gráficos que descrevem a relação entre os parâmetros-chave. Estes são essenciais para o projeto do circuito e para entender o desempenho sob condições não padrão.

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

Esta curva mostra a relação não linear entre a tensão através do LED e a corrente que flui através dele. A tensão aumenta com a corrente, mas não linearmente. Este gráfico é vital para selecionar resistores limitadores de corrente ou projetar drivers de corrente constante.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. Normalmente mostra uma relação sublinear em correntes mais altas devido à queda de eficiência e ao aumento da temperatura de junção. Ajuda a determinar a corrente de acionamento ideal para um nível de brilho desejado, considerando a eficiência.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para a confiabilidade. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente (T_a). À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente segura máxima diminui para evitar que a temperatura de junção exceda seu limite de 150°C. Os projetistas devem operar abaixo desta curva.

4.4 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção

Este gráfico ilustra o efeito de extinção térmica. À medida que a temperatura de junção do LED (T_j) aumenta, sua saída luminosa diminui. A curva é normalizada para a saída a 25°C. Esta informação é crucial para o projeto térmico para manter o brilho consistente.

4.5 Deslocamento das Coordenadas Cromáticas vs. Temperatura de Junção

Este gráfico mostra como as coordenadas de cor (x e y) se deslocam com mudanças na temperatura de junção. Algum deslocamento é esperado, e entender sua magnitude é importante para aplicações que requerem saída de cor estável.

4.6 Deslocamento da Tensão vs. Temperatura de Junção

A tensão direta de um LED tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a temperatura aumenta). Esta curva quantifica esse deslocamento, que pode ser usado em alguns circuitos para estimar ou monitorar a temperatura de junção.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED usa o footprint de pacote padrão da indústria 2720. As dimensões-chave incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 2,7mm x 2,0mm. Os terminais são banhados a ouro. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,2mm, salvo indicação em contrário. O desenho mecânico exato deve ser consultado para o projeto do padrão de soldagem na PCB.

5.2 Identificação de Polaridade e Layout dos Terminais

A folha de dados inclui um layout recomendado para os terminais de soldagem para soldagem por refluxo infravermelho ou por fase de vapor. Este layout é projetado para garantir uma junta de solda confiável e um alinhamento adequado durante a montagem. O terminal do cátodo (negativo) é tipicamente indicado por um marcador visual no pacote do LED, como um entalhe ou uma tonalidade verde. O diagrama de layout dos terminais mostra claramente os terminais do ânodo e do cátodo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho. A folha de dados referencia um perfil de soldagem sem chumbo de acordo com o padrão J-STD-020. Os parâmetros-chave deste perfil incluem:

• Pré-aquecimento:Um aumento gradual para ativar o fluxo e minimizar o choque térmico.
• Estabilização Térmica:Um período a uma temperatura estável para garantir o aquecimento uniforme da placa e dos componentes.
• Refluxo (Líquidus):Uma zona de pico de temperatura onde a solda derrete. A temperatura de pico e o tempo acima do líquidus (TAL) são críticos e não devem exceder os valores máximos do LED para evitar danos.
• Resfriamento:Um período controlado de resfriamento para formar juntas de solda confiáveis.

6.2 Precauções de Armazenamento e Manuseio

O LED é classificado como Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 2 conforme JEDEC J-STD-020.

• Pacote Selado:Quando armazenado em sua bolsa original à prova de umidade com dessecante, deve ser mantido a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa (UR) e usado dentro de um ano.
• Pacote Aberto:Uma vez que a bolsa é aberta, os componentes devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% UR. Recomenda-se completar o processo de soldagem por refluxo dentro de 365 dias após a abertura da bolsa.
• Nota de Aplicação:A folha de dados contém um aviso padrão observando que o dispositivo é destinado a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações onde uma falha poderia colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, etc.), consulta e qualificação adicionais são necessárias.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações de Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em embalagem padrão da indústria para montagem automatizada.

• Fita Suporte:Fita com largura de 8mm.
• Bobina:Bobina com diâmetro de 7 polegadas (178mm).
• Quantidade:2000 peças por bobina completa.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Padrões:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Os compartimentos vazios são selados com fita de cobertura, e é permitido um máximo de dois componentes ausentes consecutivos.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Dada sua qualificação AEC-Q102, alta potência e tamanho pequeno, este LED é ideal para várias funções de iluminação automotiva além dos faróis principais. Exemplos incluem:

• Módulos de Luzes de Rodagem Diurna (DRL)
• Luzes de Freio Alto Montadas Centralmente (CHMSL)
• Iluminação ambiente interna e retroiluminação do painel de instrumentos
• Luzes de piso externas, luzes de puxador de porta ou iluminação de emblemas
• Iluminação de sinalização em retrovisores laterais

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Gerenciamento Térmico:Isto é primordial. Com uma dissipação de potência de até 1,26W, a PCB deve fornecer um caminho térmico adequado. Use os valores de resistência térmica (R_th,J-S) para calcular a temperatura de junção esperada (T_j) para o seu projeto: T_j= T_a+ (R_th× P_D). Certifique-se de que T_jpermaneça abaixo de 150°C, e preferencialmente mais baixa para maximizar a saída de luz e a vida útil. Utilize vias térmicas, áreas de cobre e, se necessário, uma PCB com núcleo metálico.
2. Circuito de Acionamento:Sempre use um driver de corrente constante, não uma fonte de tensão constante com um simples resistor. Isto garante uma saída de luz estável independentemente de variações na tensão direta (devido ao binning ou temperatura). O driver deve ser classificado para toda a faixa de temperatura operacional (-40°C a +125°C).
3. Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus fornece um feixe amplo. Para aplicações focadas, ópticas secundárias (lentes, refletores) serão necessárias. Considere o bin de cor inicial (C4) e seu potencial deslocamento com a temperatura ao especificar os requisitos de cor.
4. Layout da PCB:Siga o layout recomendado para os terminais de soldagem com precisão. Garanta espaço suficiente entre os terminais para evitar pontes de solda. O projeto dos terminais influencia tanto a confiabilidade da junta de solda quanto o desempenho térmico.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com concorrentes não esteja na folha de dados, os principais diferenciadores deste produto podem ser inferidos:

• Fator de Forma vs. Potência:Oferece um alto fluxo luminoso (até 63 lm) a partir de um pacote miniatura 2720 (2,7x2,0mm), proporcionando uma alta densidade de potência.
• Qualificação Automotiva:Conformidade com AEC-Q102 e pré-condicionamento para MSL2 são diferenciadores críticos para LEDs automotivos versus LEDs de grau comercial.
• Fonte de Cor Ciano:Usar um chip InGaN com uma lente verde para produzir ciano é uma solução específica para aplicações que requerem esse comprimento de onda particular, em oposição ao uso de um LED branco convertido por fósforo.
• Binning Abrangente:O binning tridimensional (V_F, Fluxo, Cor) permite uma correspondência rigorosa de desempenho em nível de sistema, o que é importante em aplicações automotivas para consistência em todo o veículo.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

1. P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3,3V e um resistor?
   R:É possível, mas não recomendado para um projeto profissional. A tensão direta varia de 2,8V a 3,6V. A 3,3V, um LED do bin D10 (3,4V-3,6V) pode não ligar, enquanto um do bin D7 (2,8V-3,0V) teria uma corrente altamente variável dependendo do V_F exato, levando a brilho inconsistente e potencial sobrecorrente. Um driver de corrente constante é essencial.
2. P: Por que a saída luminosa diminui quando o LED esquenta?
   R:Isto se deve ao "extinção térmica" ou "queda de eficiência", uma característica fundamental dos LEDs semicondutores. O aumento da temperatura aumenta os processos de recombinação não radiativa dentro do semicondutor, reduzindo a eficiência quântica interna (a proporção de fótons gerados para elétrons injetados).
3. P: Qual é a diferença entre R_{th,J-S real}e R_{th,J-S el}?
   ? R_R:th,J-S real_{é medido diretamente usando um método de teste térmico. R}th,J-S el
4. é calculado usando o método do parâmetro sensível à temperatura (TSP), que se baseia na mudança da tensão direta com a temperatura. O método elétrico é frequentemente usado para monitoramento de temperatura in-situ em uma aplicação real.
   P: A classificação ESD é de 8kV. Ainda preciso de proteção ESD na minha placa?R:

A classificação de 8kV HBM indica boa robustez para manuseio durante a montagem. No entanto, para aplicações automotivas, os requisitos de ESD em nível de sistema (por exemplo, ISO 10605) podem ser mais rigorosos. Muitas vezes é prudente incluir diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outra proteção nas linhas do driver do LED, especialmente se elas forem roteadas para conectores expostos ao ambiente elétrico do veículo.

11. Caso Prático de Projeto e Uso
Cenário: Projetando um Módulo de Luz de Rodagem Diurna (DRL)

1. Um projetista está criando um módulo DRL compacto para um carro. O espaço é limitado, mas é necessário alto brilho para visibilidade diurna. Eles selecionam o LTPA-2720ZCETU por seu alto fluxo em um pacote pequeno.Projeto Elétrico:
2. Eles projetam um driver de corrente constante modo buck que pode fornecer 350mA (abaixo do máximo de 400mA) a partir da bateria de 12V do veículo, operando de -40°C a +105°C ambiente.Projeto Térmico:_{O invólucro do módulo é de alumínio. A PCB é uma placa de 2 camadas com uma grande área de cobre exposta na camada inferior conectada ao terminal térmico do LED através de múltiplas vias térmicas. Simulações térmicas são executadas usando R}th,J-S real_j <= 13°C/W e a temperatura ambiente esperada para garantir T
3. < 120°C para longa vida útil.Projeto Óptico:
4. Uma lente secundária TIR (Reflexão Interna Total) é colocada sobre cada LED para colimar o feixe amplo de 120 graus em um padrão de leque horizontal controlado adequado para um DRL.Fabricação:

A lista de materiais especifica o código de bin 7J/D8/C4 para garantir alto brilho (7J: 56-63 lm), tensão de faixa média (D8: 3,0-3,2V) para eficiência do driver e cor ciano consistente (C4). O montador usa a embalagem fornecida de fita e bobina em máquinas de pick-and-place automatizadas, seguindo o perfil de refluxo J-STD-020.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTPA-2720ZCETU é uma fonte de luz semicondutora. Seu núcleo é um chip feito de materiais de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa do semicondutor. Quando um elétron se recombina com uma lacuna, energia é liberada na forma de um fóton (partícula de luz). A composição específica da liga de InGaN determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida; neste caso, produz luz no espectro ciano/verde-azulado. Esta luz primária passa através de uma lente interna de tonalidade verde (lente do pacote), que pode absorver alguns comprimentos de onda e transmitir outros, resultando na cor ciano final percebida. A eficiência deste processo de eletroluminescência é afetada pela corrente de acionamento e temperatura, como mostrado nas curvas de desempenho.

13. Tendências de Desenvolvimento

• A evolução de LEDs como o LTPA-2720ZCETU segue várias tendências claras da indústria:Aumento da Densidade de Potência:
• A melhoria contínua na epitaxia de semicondutores e no projeto térmico do pacote permite maior fluxo luminoso a partir de pacotes cada vez menores, possibilitando sistemas de iluminação automotiva mais compactos e brilhantes.Padrões de Confiabilidade Aprimorados:
• Os requisitos automotivos estão impulsionando padrões de qualificação mais rigorosos além do AEC-Q102, incluindo testes de vida útil mais longos, faixas de ciclagem de temperatura mais altas e resistência mais robusta a enxofre e outros agentes corrosivos.Binning Mais Apertado e Consistência de Cor:
• Como os LEDs são usados em clusters para estilo (por exemplo, barras de luz), a demanda por binning extremamente apertado de cor e fluxo ("super-binning") está aumentando para evitar variações visíveis entre LEDs adjacentes.Integração com Drivers e Controle:
• Há uma tendência para soluções mais integradas, como LEDs com reguladores de corrente embutidos ou drivers de LED inteligentes que podem se comunicar através de barramentos automotivos (LIN, CAN), embora o dispositivo descrito aqui permaneça um componente discreto.Foco nas Características Espectrais: