Ficha Técnica do LED Ciano LTLMR4TCY2DA - 505nm - Ângulo de Visão 25° - 30mA - 105mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTLMR4TCY2DA é um LED de montagem em superfície (SMD) ciano de alta luminosidade, projetado para aplicações de iluminação exigentes. Utiliza tecnologia avançada de InGaN para produzir luz com um comprimento de onda de pico de 505nm, alojado num encapsulamento difuso que proporciona um padrão de radiação uniforme. Uma característica fundamental deste dispositivo é o seu ângulo de visão inerentemente estreito, tipicamente de 25 graus, alcançado através do design da lente do encapsulamento sem necessidade de ópticas secundárias adicionais. Isto torna-o particularmente adequado para aplicações que requerem direção e controlo precisos da luz. O dispositivo é construído com materiais sem chumbo e sem halogéneos, é totalmente conforme com a diretiva RoHS e está classificado para manuseio de Nível de Sensibilidade à Humidade 3 (MSL3).

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem a sua elevada intensidade luminosa, que varia de 12.000 a 27.000 mcd a uma corrente de acionamento padrão de 20mA, aliada a um baixo consumo de energia para alta eficiência. O encapsulamento oferece resistência superior à humidade e proteção UV graças a uma tecnologia de epóxi avançada. O seu design é compatível com linhas de montagem padrão de Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT) e processos industriais de soldadura por refluxo. As aplicações-alvo são principalmente em sinalização, onde a alta visibilidade e distribuição controlada da luz são críticas, como em sinais de mensagens de vídeo, sinais de trânsito e vários outros painéis de exibição de mensagens.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma descrição detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do LED em condições de teste padrão (TA=25°C).

2.1 Classificações Absolutas Máximas

O dispositivo não deve ser operado além destes limites para evitar danos permanentes. A corrente contínua direta máxima é de 30 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente direta de pico de 100 mA sob condições específicas (ciclo de trabalho ≤1/10, largura de pulso ≤10ms). A dissipação de potência máxima é de 105 mW. A classificação da corrente direta reduz-se linearmente a 0,5 mA por grau Celsius acima de uma temperatura ambiente de 45°C. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento estende-se até +100°C. O dispositivo pode suportar soldadura por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Sob uma condição de teste de IF=20mA, a intensidade luminosa (Iv) tem uma faixa típica de 12.000 a 27.000 milicandelas (mcd). O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo total no qual a intensidade cai para metade do seu valor axial, é tipicamente de 25 graus, com um mínimo de 20 graus. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) é de 505 nm. O comprimento de onda dominante (λd), que define a cor percebida, varia de 498 nm a 507 nm. A meia-largura espectral (Δλ) é tipicamente de 28 nm, indicando a pureza espectral da emissão ciano. A tensão direta (VF) a 20mA varia de um mínimo de 2,7V a um máximo de 3,6V. A corrente reversa (IR) é limitada a um máximo de 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V; note que o dispositivo não foi projetado para operação sob polarização reversa.

3. Especificação 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 classificados em três bins de intensidade (Z, 1, 2) com base na sua saída luminosa a 20mA. O Bin Z cobre de 12.000 a 16.000 mcd, o Bin 1 cobre de 16.000 a 21.000 mcd e o Bin 2 cobre de 21.000 a 27.000 mcd. Uma tolerância de ±15% é aplicada a cada limite de bin durante os testes e garantia.

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Para consistência de cor, o comprimento de onda dominante é classificado em dois códigos: C1 (498 nm a 503 nm) e C2 (503 nm a 507 nm). A tolerância para cada limite de bin é de ±1 nm. Esta classificação permite aos designers selecionar LEDs que correspondam a requisitos específicos de ponto de cor para a sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (Fig.1, Fig.6), o seu comportamento típico pode ser descrito. A curva de corrente direta vs. tensão direta (I-V) exibirá a característica exponencial padrão do díodo. A intensidade luminosa é geralmente proporcional à corrente direta dentro da faixa de operação recomendada. O comprimento de onda de emissão de pico (λP) e o comprimento de onda dominante (λd) podem exibir pequenos desvios com alterações na temperatura da junção e na corrente de acionamento, o que é típico para fontes de luz semicondutoras. O perfil estreito de ângulo de visão de 25 graus indica um feixe altamente direcional com queda rápida fora do cone central, o que é vantajoso para aplicações que requerem alto brilho no eixo e derrame de luz mínimo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno e Tolerâncias

O LED vem num encapsulamento para montagem em superfície. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm salvo indicação em contrário. Notas importantes incluem: uma protrusão máxima da resina sob o flange de 1,0mm, e o espaçamento dos terminais medido no ponto onde estes emergem do corpo do encapsulamento. Os designers devem consultar o desenho dimensional detalhado para um planeamento preciso da área de montagem.

5.2 Padrão Recomendado de Ilhas de Solda

Um layout específico de ilhas (P1, P2, P3) é recomendado para o design da PCB. Uma nota crítica de design é que uma das ilhas (P3) destina-se a ser conectada a um dissipador de calor ou outro mecanismo de arrefecimento. Esta ilha foi projetada para distribuir eficazmente o calor gerado durante a operação, o que é essencial para manter o desempenho e a longevidade, especialmente quando operado nos ou perto dos valores máximos. O dispositivo é projetado para soldadura por refluxo e não é adequado para processos de soldadura por imersão.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É recomendado um perfil de refluxo sem chumbo. Os parâmetros-chave incluem: uma fase de pré-aquecimento/estabilização com temperatura entre 150°C e 200°C por um máximo de 120 segundos, um tempo acima do líquido (T_L=217°C) entre 60 e 150 segundos, e uma temperatura de pico (T_P) de 260°C. O tempo dentro de 5°C da temperatura de classificação especificada (T_C=255°C) não deve exceder 30 segundos. O tempo total desde 25°C até à temperatura de pico deve ser mantido abaixo de 5 minutos. Para retrabalho manual com ferro de soldar, a temperatura máxima é de 315°C por não mais de 3 segundos, e isto deve ser realizado apenas uma vez.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Humidade

Este é um dispositivo MSL3. Os LEDs numa bolsa de barreira à humidade não aberta podem ser armazenados até 12 meses em condições abaixo de 30°C e 90% de Humidade Relativa (RH). Após abrir a bolsa, os componentes devem ser mantidos num ambiente abaixo de 30°C e 60% RH, e toda a soldadura deve ser concluída dentro de 168 horas (7 dias). É necessário cozimento a 60°C ±5°C durante 20 horas se: o cartão indicador de humidade mostrar >10% RH, o tempo de vida útil fora da embalagem exceder 168 horas, ou os dispositivos tiverem sido expostos a >30°C e 60% RH. O cozimento deve ser realizado apenas uma vez. A exposição prolongada pode oxidar os terminais prateados, afetando a soldabilidade. LEDs não utilizados devem ser re-selados com dessecante.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser utilizados solventes à base de álcool, como álcool isopropílico (IPA). Devem ser evitados produtos de limpeza químicos agressivos, pois podem danificar a lente de epóxi ou as marcações do encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada e carretel. As dimensões da fita são especificadas, com bolsas projetadas para segurar os componentes com segurança. Cada carretel padrão contém 1.000 peças. Para embalagem a granel, 1 carretel é colocado numa bolsa de barreira à humidade juntamente com um dessecante e um cartão indicador de humidade. Três dessas bolsas são embaladas numa caixa interior (total de 3.000 peças). Dez caixas interiores são então embaladas numa caixa de envio exterior, resultando num total de 30.000 peças por caixa exterior. A embalagem está claramente marcada como contendo Dispositivos Sensíveis à Eletricidade Estática (ESD), exigindo procedimentos de manuseio seguros.

8. Recomendações de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal deste LED é em vários tipos de sinalização, tanto interior como exterior. A sua alta luminosidade torna-o adequado para sinais de mensagens de vídeo e displays de informação de grande formato onde a legibilidade à luz solar pode ser um fator. O ângulo de visão estreito e controlado é ideal para sinais de trânsito e sinais de mensagens direcionais, garantindo que a luz é direcionada para o observador com alta eficiência e desperdício mínimo. Também pode ser utilizado em equipamentos eletrónicos comuns que requerem um indicador ciano brilhante ou retroiluminação.

8.2 Considerações de Design

Acionamento de Corrente:É fortemente recomendado um driver de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para garantir uma saída de luz estável e prevenir fuga térmica. O design deve operar o LED no ou abaixo dos 20mA recomendados para uma vida útil ótima, utilizando os 30mA máximos apenas se absolutamente necessário e com gestão térmica adequada.
Gestão Térmica:Apesar do seu baixo consumo de energia, um dissipador de calor eficaz é crucial para manter o desempenho e a fiabilidade, especialmente em altas temperaturas ambientes ou em matrizes densamente compactadas. Deve ser implementada a ligação recomendada da ilha P3 a um plano térmico.
Design Óptico:O ângulo de visão inerente de 25 graus frequentemente elimina a necessidade de lentes adicionais em muitas aplicações de sinalização, simplificando o design mecânico. No entanto, para aplicações que requerem feixes ainda mais estreitos ou padrões de distribuição específicos, podem ser utilizadas ópticas secundárias.
Proteção ESD:Como um dispositivo sensível a ESD, devem ser seguidos procedimentos de manuseio adequados durante a montagem, incluindo o uso de estações de trabalho e pulseiras aterradas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs SMD padrão (como encapsulamentos 3528 ou 5050) ou encapsulamentos PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), o LTLMR4TCY2DA oferece um ângulo de visão nativo significativamente mais estreito. Os LEDs SMD padrão têm frequentemente ângulos de visão de 120 graus ou mais, exigindo lentes ou refletores externos para alcançar um feixe estreito. Este design integrado de ângulo estreito simplifica a montagem do produto final, reduz a contagem de componentes e pode melhorar a eficiência óptica minimizando a perda de luz em ópticas secundárias. A sua alta intensidade luminosa num encapsulamento compacto também oferece uma vantagem competitiva em aplicações de alta luminosidade com espaço limitado.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (505nm) e comprimento de onda dominante (498-507nm)?
R: O comprimento de onda de pico é o único comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é mais alta. O comprimento de onda dominante é derivado das coordenadas de cor no diagrama CIE e representa a cor percebida; é o único comprimento de onda que corresponderia à cor do LED se fosse uma fonte monocromática pura. Eles estão frequentemente próximos, mas não são idênticos para LEDs com uma largura espectral.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de 3,3V?
R: Possivelmente, mas não diretamente. A tensão direta varia de 2,7V a 3,6V. Alguns LEDs podem acender fracamente a 3,3V, enquanto outros com um Vf mais alto podem não acender de todo. É necessário um circuito driver de corrente constante para uma operação confiável e consistente.

P: Por que é importante a classificação MSL3 e o processo de cozimento?
R: A humidade absorvida no encapsulamento plástico pode vaporizar-se rapidamente durante o processo de soldadura por refluxo de alta temperatura, causando delaminação interna, fissuras ou "efeito pipoca", o que destrói o dispositivo. A classificação MSL e os procedimentos de manuseio associados são críticos para garantir um alto rendimento de montagem e fiabilidade a longo prazo.

P: Como interpreto os códigos de bin (ex: 2, C1)?
R: O código de bin especifica o grupo de desempenho. Por exemplo, "2, C1" indica um LED do bin de intensidade luminosa 2 (21.000-27.000 mcd) e do bin de comprimento de onda dominante C1 (498-503 nm). Especificar bins permite aos designers manter a uniformidade de brilho e cor nos seus produtos.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um Sinal de Trânsito Pedonal de Alta Visibilidade.
Um engenheiro de design está a criar um sinal "Pode Passar/Não Pode Passar" que deve ser claramente visível à luz solar direta. Eles selecionam o LED LTLMR4TCY2DA para o indicador ciano "Pode Passar". Devido ao ângulo de visão estreito de 25 graus, os LEDs podem ser dispostos numa matriz compacta atrás de um difusor, garantindo uma iluminação brilhante e uniforme dentro da zona de visão pretendida para os peões, com poluição luminosa mínima fora dessa zona. A alta intensidade luminosa (selecionando LEDs do Bin 2) garante legibilidade à luz solar. O designer implementa um driver de corrente constante ajustado para 18mA para maximizar a vida útil e utiliza o layout recomendado de ilhas na PCB, conectando a ilha térmica a uma grande área de cobre na placa para dissipação de calor. Eles asseguram que a casa de montagem segue o manuseio MSL3 e o perfil de refluxo especificado para prevenir falhas relacionadas com humidade.

12. Princípio de Funcionamento

O LTLMR4TCY2DA é uma fonte de luz semicondutora baseada na tecnologia de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do chip semicondutor. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica do material InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda da luz emitida—neste caso, na região ciano do espetro, em torno de 505 nm. O encapsulamento de epóxi encapsula o chip, fornece proteção mecânica, incorpora um difusor sem fósforo para moldar o feixe e inclui características de resistência a UV e humidade.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LEDs de montagem em superfície continua a evoluir para maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e maior fiabilidade. Tendências relevantes para este tipo de dispositivo incluem o refinamento contínuo dos materiais InGaN para melhor eficácia e estabilidade de cor ao longo da temperatura e vida útil. A tecnologia de encapsulamento está a avançar para fornecer melhor gestão térmica do chip para a PCB, permitindo correntes de acionamento e brilho mais elevados a partir de áreas de montagem menores. Há também um foco em melhorar a resistência à humidade para alcançar classificações MSL mais altas, simplificando a logística da cadeia de abastecimento. Além disso, tolerâncias de binning mais apertadas para cor e fluxo estão a tornar-se padrão para atender às exigências de aplicações que requerem reprodução de cor e uniformidade precisas, como displays de vídeo a cores completas.