Ficha Técnica do LED LTW-326ZDSKR-5A - Dupla Cor (Branco/Vermelho) - Visão Lateral - Pacote SMD - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-326ZDSKR-5A é um LED de Montagem em Superfície (SMD) de dupla cor e visão lateral. O seu propósito principal de projeto é para aplicações de retroiluminação de LCD, onde é necessária uma fonte de luz compacta e em ângulo reto. O dispositivo integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão de luz branca e um chip de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para emissão de luz vermelha. Esta configuração de duplo chip permite a mistura de cores ou o controlo independente de duas cores a partir de um único componente, economizando espaço na placa e simplificando a montagem em projetos com restrições de espaço, como ecrãs finos.

As principais vantagens deste LED incluem a sua saída ultrabrilhante de ambos os chips, compatibilidade com equipamentos automáticos padrão de pick-and-place, e a sua qualificação para processos de soldadura por refluxo sem chumbo e infravermelhos (IR). É embalado em fita de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando a fabricação em volume. O produto também é especificado como estando em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), classificando-o como um produto ecológico.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. As classificações principais a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C são:

• Dissipação de Potência:Chip Branco: 35 mW, Chip Vermelho: 48 mW. Isto define a potência máxima que o LED pode dissipar como calor sob operação contínua.
• Corrente Direta:Corrente Direta DC: Branco: 10 mA, Vermelho: 20 mA. Corrente Direta de Pico (ciclo de trabalho 1/10, pulso de 0.1ms): Branco: 50 mA, Vermelho: 40 mA. Exceder a corrente DC sobrecarregará a junção semicondutora.
• Tensão Reversa:5 V para ambos os chips. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar ruptura da junção.
• Gama de Temperatura:Operação: -20°C a +80°C. Armazenamento: -40°C a +85°C.
• Sensibilidade ESD:O limiar do Modelo de Corpo Humano (HBM) é de 2000V. São necessárias precauções contra descargas eletrostáticas durante a manipulação.
• Soldadura:Suporta soldadura por refluxo infravermelho a uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eletro-Óticas

Medidas a Ta=25°C com uma corrente direta (IF) de 5mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Uma métrica de desempenho chave. Branco: Mín 28.0 mcd, Típ -, Máx 112.0 mcd. Vermelho: Mín 7.1 mcd, Típ -, Máx 45.0 mcd. A Iv real de cada unidade é classificada em bins (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus para ambas as cores, indicando um cone de visão amplo típico para lentes de emissão lateral usadas em guias de onda de retroiluminação.
• Tensão Direta (VF):Branco: Mín 2.7V, Típ 3.0V, Máx 3.7V. Vermelho: Mín 1.70V, Típ 2.00V, Máx 2.40V. A diferença na VF deve-se às diferentes energias de bandgap dos materiais InGaN e AlInGaP. Isto deve ser considerado ao projetar circuitos de acionamento, especialmente para configurações de ânodo comum ou cátodo comum.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):Para o chip vermelho: 639 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Para o chip vermelho: 630 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Para o chip branco: x=0.3, y=0.3 (típico). Estas coordenadas CIE 1931 definem o ponto de cor branca. Aplica-se uma tolerância de ±0.01.
• Corrente Reversa (IR):Máx 100 µA a VR=5V.

3. Explicação do Sistema de Binagem

Os LEDs são classificados em bins de desempenho para garantir consistência na aplicação. O código do bin está marcado na embalagem.

3.1 Binagem de Intensidade Luminosa (Iv)

Chip Branco:Bins N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
Chip Vermelho:Bins K (7.1-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).
Aplica-se uma tolerância de ±15% dentro de cada bin.

3.2 Binagem de Matiz (Cor) para o Chip Vermelho

Os LEDs vermelhos são classificados com base nas suas coordenadas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE 1931. São definidos seis bins (S1 a S6), cada um representando uma pequena área quadrilátera na carta de cores. As coordenadas para cada vértice destes bins são fornecidas na ficha técnica. Aplica-se uma tolerância de ±0.01 às coordenadas (x, y) dentro de cada bin. Isto garante uma consistência de cor apertada para a emissão vermelha em diferentes lotes de produção.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que são essenciais para o projeto.

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente para os chips branco e vermelho. As diferentes tensões de ligação são claramente visíveis.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente. É tipicamente linear dentro da gama de operação recomendada, mas saturará a correntes mais elevadas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é crítico para a gestão térmica na aplicação final.
• Distribuição Espectral:Para o chip vermelho, a curva mostraria um pico estreito em torno de 639nm, característico da tecnologia AlInGaP. Para o chip branco (tipicamente um die azul com fósforo), o espectro seria amplo, cobrindo a gama visível.

5. Informação Mecânica e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED está em conformidade com um contorno de pacote padrão EIA para LEDs de visão lateral. As dimensões críticas incluem a altura total, largura e profundidade, bem como a colocação e tamanho das pastilhas de solda. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.10mm, salvo indicação em contrário. A lente é projetada para emissão lateral.

5.2 Atribuição de Pinos e Polaridade

O dispositivo tem dois ânodos/cátodos para os chips independentes. A atribuição de pinos é: Cátodo para o chip Branco InGaN está ligado ao Pino C2. Cátodo para o chip Vermelho AlInGaP está ligado ao Pino C1. Os ânodos são provavelmente comuns ou atribuídos a outros pinos de acordo com o desenho do pacote. A polaridade correta deve ser observada durante o layout da PCB e a montagem.

5.3 Layout Sugerido para Pastilha de Solda

A ficha técnica fornece um padrão de terra recomendado (footprint) para o projeto da PCB. Seguir este padrão garante a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e desempenho térmico durante o refluxo. Uma direção de soldadura sugerida também é indicada para minimizar o potencial efeito "tombstoning".

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O LED é compatível com processos de refluxo infravermelhos. É fornecido um perfil sugerido, sendo um parâmetro crítico uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos. Este perfil deve ser seguido para evitar danos térmicos ao pacote plástico e às ligações internas por fio.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser usados produtos químicos especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a resina do pacote ou a lente.

6.3 Armazenamento e Manipulação

• Precauções ESD:O dispositivo é sensível a descargas eletrostáticas (2000V HBM). Use pulseiras antiestáticas, bancadas de trabalho aterradas e recipientes condutores.
• Sensibilidade à Humidade:Como um pacote SMD plástico, é sensível à humidade. Se a bolsa selada à prova de humidade original com dessecante não tiver sido aberta, o armazenamento deve ser a ≤30°C/≤90%RH, com uma vida útil de prateleira de um ano. Uma vez aberta, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C/≤60%RH e usados dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, use um recipiente selado com dessecante ou um dessecador de azoto. Componentes armazenados fora da bolsa por >1 semana requerem cozedura (aprox. 60°C por >20 horas) antes do refluxo para evitar o efeito "popcorning".

7. Embalagem e Encomenda

A embalagem padrão é fita transportadora relevada de 8mm selada com fita de cobertura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina completa contém 3000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para restos. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481-1. As dimensões da fita e da bobina são fornecidas para configuração do alimentador automático.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a retroiluminação de LCD para eletrónica de consumo, ecrãs industriais e ecrãs interiores automotivos onde um perfil fino é essencial. A capacidade de dupla cor permite retroiluminação dinâmica (ex.: branco para operação normal, vermelho para modo noturno ou avisos) ou criação de outras cores por mistura.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Use drivers de corrente constante, não de tensão constante, para garantir saída de luz estável e longevidade. Respeite as classificações absolutas máximas de corrente DC (10mA branco, 20mA vermelho).
• Gestão Térmica:A dissipação de potência, embora baixa, gera calor. Garanta área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob as pastilhas de solda para conduzir o calor, especialmente se acionado a correntes mais elevadas ou em temperaturas ambientes altas. Isto mantém a eficiência luminosa e a vida útil.
• Projeto Ótico:A emissão lateral de 130 graus é projetada para acoplar numa placa guia de luz (LGP). O projeto do ponto de injeção e padrão da LGP é crucial para alcançar iluminação de retroiluminação uniforme.
• Projeto de Circuito:Leve em conta as diferentes tensões diretas dos dois chips ao projetar o circuito de acionamento, particularmente se usar um resistor limitador de corrente comum para ambos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de visão lateral de cor única, a principal vantagem é a economia de espaço e a montagem simplificada para aplicações de duas cores. O uso de AlInGaP para o vermelho oferece maior eficiência e cor mais saturada em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP. O chip branco baseado em InGaN fornece alto brilho. A combinação num único pacote é uma otimização a nível de sistema para unidades de retroiluminação de alto volume e sensíveis ao custo.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar os chips branco e vermelho simultaneamente na sua corrente DC máxima?
R: Deve considerar a dissipação total de potência e a carga térmica no pacote. Acionar ambos na corrente máxima (10mA + 20mA = 30mA total) às suas VF típicas (3.0V + 2.0V = 5.0V) resulta em 150mW de entrada elétrica. Isto excede as classificações individuais de dissipação de potência (35mW & 48mW) e provavelmente sobreaqueceria o dispositivo. É necessária redução (derating) ou operação pulsada.

P: Como interpreto o código de bin Iv no saco?
R: O saco terá um código indicando o bin Iv específico (ex.: \"Q\" para branco, \"L\" para vermelho) para os LEDs no interior. Deve cruzar esta letra com as Tabelas de Especificações Iv na ficha técnica para conhecer a gama garantida mín/máx de intensidade luminosa para esse lote.

P: O chip vermelho tem um comprimento de onda de pico de 639nm mas um comprimento de onda dominante de 630nm. Porquê a diferença?
R: O comprimento de onda de pico (λP) é o ponto mais alto na curva de distribuição de potência espectral. O comprimento de onda dominante (λd) é determinado traçando uma linha a partir do ponto branco (iluminante) no diagrama CIE através das coordenadas (x,y) medidas do LED até ao lugar espectral. λd é a cor de comprimento de onda único que o olho humano percebe, que pode diferir do λP, especialmente se o espetro não for perfeitamente simétrico.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar um indicador de estado/retroiluminação para o ecrã de um dispositivo médico portátil. O indicador precisa de mostrar branco para \"ligado/ativo\" e vermelho para \"bateria fraca/aviso\". O espaço é extremamente limitado.
Implementação:Um único LED LTW-326ZDSKR-5A é colocado na borda de um pequeno LCD. Um microcontrolador simples com dois pinos GPIO é usado para controlar dois circuitos limitadores de corrente independentes (ex.: usando transístores). Um circuito aciona o chip branco, o outro aciona o chip vermelho. A emissão lateral de 130 graus acopla-se eficazmente no guia de luz do ecrã. O projeto economiza espaço em comparação com o uso de dois LEDs separados e simplifica o processo de alinhamento ótico durante a montagem.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

LED Branco InGaN:Tipicamente, um chip semicondutor emissor de luz azul de InGaN é revestido com um fósforo amarelo (ex.: YAG:Ce). Parte da luz azul é convertida pelo fósforo em luz amarela. A mistura da luz azul restante e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como branca. A temperatura de cor exata (branco frio, branco quente) é ajustada pela composição do fósforo.

LED Vermelho AlInGaP:Este sistema de material tem um bandgap direto que pode ser sintonizado através das regiões espectrais vermelha, laranja e amarela, variando as proporções de alumínio e índio. Os LEDs AlInGaP são conhecidos pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor (largura espectral estreita) na gama vermelho-âmbar, superiores à tecnologia mais antiga GaAsP.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs de retroiluminação continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt) e maior índice de reprodução de cor (CRI) para melhor qualidade de imagem, especialmente em monitores e TVs profissionais. Para os tipos de visão lateral, o objetivo são pacotes mais finos para permitir designs de ecrã ainda mais finos. Há também desenvolvimento contínuo em tecnologias de pacote à escala do chip (CSP) e mini/micro-LED, que prometem fatores de forma ainda menores, maior densidade e capacidades de escurecimento local para unidades de retroiluminação avançadas. A abordagem de dupla cor permanece relevante para controlo de cor segmentado de custo-eficácia em aplicações de gama média.