Ficha Técnica do LED SMD Bicolor LTW-S115KSDS-5A - Visão Lateral - Branco & Amarelo - 5mA

1. Visão Geral do Produto

O LTW-S115KSDS-5A é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) bicolor, projetado especificamente para aplicações de iluminação de visão lateral, notadamente como fonte de retroiluminação para displays de cristal líquido (LCD). Ele integra dois chips semicondutores distintos num único encapsulamento padrão EIA: um chip de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para emissão de luz branca e um chip de AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para emissão de luz amarela. Esta configuração permite soluções de iluminação flexíveis a partir de uma pegada compacta. O dispositivo é projetado para montagem em alto volume, fornecido em fita de 8mm montada em carretéis de 7 polegadas, e é totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place e processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR).

1.1 Vantagens Principais

• Fonte Bicolor:Combina emissão de luz branca e amarela num único encapsulamento, economizando espaço na placa e simplificando o projeto para indicação multicolor ou retroiluminação mista.
• Emissão de Visão Lateral:A saída de luz primária é direcionada paralelamente ao plano de montagem, tornando-o ideal para iluminação de borda em painéis finos, como os de módulos LCD.
• Alto Brilho:Utiliza tecnologias avançadas de chips InGaN e AlInGaP para fornecer alta intensidade luminosa.
• Amigável à Fabricação:Apresenta terminais estanhados para melhor soldabilidade e é embalado para compatibilidade com linhas de montagem automatizadas.
• Conformidade Ambiental:O produto atende à diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Os seguintes limites não devem ser excedidos sob quaisquer condições, pois podem causar danos permanentes ao dispositivo. As especificações são dadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):Branco: 35 mW; Amarelo: 48 mW. Esta é a potência máxima permitida que o LED pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):Branco: 50 mA; Amarelo: 80 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):Branco: 10 mA; Amarelo: 20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima para operação confiável.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Suporta uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos durante a soldagem por refluxo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho típicos são medidos a Ta=25°C e uma corrente direta (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Branco: Mín. 28 mcd, Típ. N/A, Máx. 112 mcd. Amarelo: Mín. 7.1 mcd, Típ. N/A, Máx. 71 mcd. Esta é o brilho percebido do LED conforme medido por um sensor fotópico (resposta do olho humano).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus (típico para ambas as cores). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):Amarelo: 591 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência do chip amarelo é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Amarelo: 590 nm (típico a I_F=5mA). Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida do LED amarelo.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Amarelo: 15 nm (típico). Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz amarela emitida.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Branco: x=0.290, y=0.282 (típico a I_F=5mA). Estas coordenadas CIE 1931 definem o ponto de cor do LED branco num diagrama de cromaticidade.
• Tensão Direta (V_F):Branco: Mín. 2.55V, Típ. 2.85V, Máx. 3.15V. Amarelo: Mín. 1.6V, Típ. 2.00V, Máx. 2.40V. Esta é a queda de tensão no LED quando conduz a corrente direta especificada.
• Corrente Reversa (I_R):Branco: Máx. 10 µA; Amarelo: Máx. 100 µA (a V_R=5V). O dispositivo não é projetado para operação em polarização reversa; este parâmetro é apenas para teste de corrente de fuga.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros ópticos chave para garantir consistência dentro de um lote de produção. O código de bin está marcado na embalagem.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são classificados em bins com base na sua intensidade luminosa medida a I_F= 5 mA. A tolerância para cada bin é de ±15%.

• Bins do Chip Branco:N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Bins do Chip Amarelo:K (7.10-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd).

3.2 Binning de Matiz (Cor)

Os LEDs brancos são ainda classificados pelas suas coordenadas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE 1931. Quatro bins de matiz são definidos (C1, C2, D1, D2), cada um com limites de coordenadas específicos. A tolerância em cada bin de matiz é de ±0.01 em ambas as coordenadas x e y. Isto garante uniformidade de cor, o que é crítico para aplicações de retroiluminação onde múltiplos LEDs são usados juntos.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas (embora não exibidas no texto fornecido). Estas curvas são essenciais para engenheiros de projeto.

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F) para ambos os chips, branco e amarelo. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz (I_V) aumenta com a corrente de acionamento. Ajuda a determinar o ponto de operação ideal para equilibrar brilho e eficiência/vida útil.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é vital para o gerenciamento térmico na aplicação final.
• Distribuição Espectral:Para o LED amarelo, esta curva mostra a potência relativa emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do comprimento de onda de pico de ~591 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Pinagem

O dispositivo está em conformidade com o contorno padrão de encapsulamento EIA. As dimensões chave incluem tamanho do corpo e espaçamento dos terminais. A atribuição dos pinos é crítica para a orientação correta: O Pino C1 é atribuído ao chip Branco InGaN, e o Pino C2 é atribuído ao chip Amarelo AlInGaP. Um desenho dimensionado detalhado (não mostrado aqui) especifica todas as medidas críticas do encapsulamento com uma tolerância típica de ±0.10 mm.

5.2 Layout Sugerido de Ilhós e Polaridade

Um padrão de ilhós (design das pastilhas de solda) recomendado para a placa de circuito impresso (PCB) é fornecido para garantir a formação confiável da junta de solda e o alinhamento adequado durante o refluxo. A ficha técnica também indica a direção de soldagem sugerida em relação à alimentação da fita no carretel para otimizar o processo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com soldagem por refluxo infravermelho (IR). Um perfil de soldagem específico é recomendado, com uma temperatura de pico de 260°C mantida por 10 segundos. A ficha técnica enfatiza que perfis com temperaturas de pico abaixo de 245°C podem ser insuficientes para uma soldagem confiável, especialmente sem o benefício do estanhamento do componente. Um gráfico detalhado tempo-temperatura normalmente mostra as zonas de pré-aquecimento, estabilização, refluxo e resfriamento.

6.2 Limpeza

Se a limpeza após a soldagem for necessária, apenas solventes especificados devem ser usados. A ficha técnica recomenda imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. O uso de produtos químicos não especificados pode danificar o encapsulamento do LED.

6.3 Armazenamento e Manuseio

• Descarga Eletrostática (ESD):O LED é sensível à ESD. Os procedimentos de manuseio devem incluir o uso de pulseiras antiestáticas, luvas antiestáticas e equipamentos devidamente aterrados.
• Sensibilidade à Umidade:Como um dispositivo de montagem em superfície, é sensível à absorção de umidade. Sacos à prova de umidade não abertos, com dessecante, têm uma vida útil de prateleira de um ano quando armazenados a ≤ 30°C e ≤ 90% UR. Uma vez abertos, os LEDs devem ser usados dentro de uma semana ou armazenados em ambiente seco (≤ 30°C / ≤ 60% UR). Componentes armazenados fora de sua embalagem original por mais de uma semana requerem secagem (ex.: 60°C por 20 horas) antes da soldagem para prevenir o \"efeito pipoca\" durante o refluxo.

7. Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e Carretel

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada (largura de 8mm) com uma fita de cobertura protetora, enrolada em carretéis de 7 polegadas (178 mm) de diâmetro. A quantidade padrão por carretel é de 3000 peças. Uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças está disponível para pedidos de restante. A embalagem está em conformidade com os padrões ANSI/EIA-481.

7.2 Estrutura do Número da Peça

O número da peça LTW-S115KSDS-5A contém informações codificadas sobre a família do produto, cor, encapsulamento e provavelmente o bin de desempenho (embora a decodificação exata seja específica do modelo).

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação de LCD:A aplicação principal, fornecendo iluminação de borda para painéis LCD de pequeno a médio porte em eletrônicos de consumo, displays industriais e painéis automotivos.
• Indicação de Status:A capacidade bicolor permite indicação de múltiplos estados (ex.: branco para \"ligado\", amarelo para \"espera/alerta\", ou ambos para um terceiro estado).
• Iluminação Decorativa:Pode ser usado em espaços compactos onde são necessárias emissão lateral e mistura de cores.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Sempre use um driver de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com o LED. A tensão direta varia, portanto, não é recomendado acionar por tensão. Não exceda a corrente direta contínua máxima (10mA para branco, 20mA para amarelo).
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas ajuda a manter uma temperatura de junção mais baixa, o que preserva a saída luminosa e estende a vida útil operacional.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus fornece um padrão de emissão amplo. Para retroiluminação, guias de luz e difusores são tipicamente usados para distribuir a luz uniformemente pela área de exibição.
• Proteção do Circuito:Considere implementar proteção contra polaridade reversa se houver risco de instalação incorreta, pois o LED não é projetado para operação em polarização reversa.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de visão lateral monocromáticos, o LTW-S115KSDS-5A oferece economia significativa de espaço e flexibilidade de design ao integrar duas cores. Seu uso de AlInGaP para o amarelo proporciona alta eficiência e boa saturação de cor para esse comprimento de onda. A combinação de InGaN para branco e AlInGaP para amarelo num único encapsulamento representa uma solução adaptada para aplicações que requerem fontes de cor distintas e confiáveis a partir de uma pegada mínima, diferenciando-o de alternativas monocromáticas mais simples ou soluções discretas maiores.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Posso acionar os chips branco e amarelo independentemente?

Sim. Os dois chips têm conexões de ânodo/cátodo separadas (Pinos C1 e C2). Eles devem ser acionados por circuitos limitadores de corrente separados para controlar cada cor independentemente.

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

Comprimento de onda de pico (λ_P) é o comprimento de onda físico onde o espectro de emissão é mais forte. Comprimento de onda dominante (λ_d) é um valor calculado que representa a cor percebida como um único comprimento de onda no diagrama CIE. Para LEDs monocromáticos como o amarelo aqui, eles geralmente são muito próximos.

10.3 Por que um processo de secagem é necessário antes da soldagem se o saco foi aberto?

Encapsulamentos plásticos SMD podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, essa umidade retida pode vaporizar rapidamente, criando pressão interna que pode rachar o encapsulamento ou delaminar interfaces internas — uma falha conhecida como \"efeito pipoca\". A secagem remove essa umidade absorvida.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar uma retroiluminação para um pequeno display de instrumento industrial. O projeto requer tanto uma retroiluminação branca brilhante para operação normal quanto um indicador amarelo distinto para condições de alarme. Usando o LTW-S115KSDS-5A, o projetista pode colocar um único componente na borda do guia de luz. O chip branco é acionado a 5mA via um circuito de corrente constante para a retroiluminação principal. O chip amarelo é conectado a um circuito driver separado controlado pela lógica de alarme do instrumento. Esta abordagem simplifica o projeto mecânico (um componente em vez de dois), reduz a pegada na PCB e garante o alinhamento perfeito das duas fontes de luz em relação ao guia de luz.

12. Princípio de Operação

A emissão de luz em LEDs é baseada na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A cor (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia da banda proibida do material semicondutor. O chip de InGaN tem uma banda proibida mais larga, permitindo a emissão de luz de comprimento de onda mais curto (azul), que é parcialmente convertida para um espectro mais amplo (aparecendo branco) por um revestimento de fósforo dentro do encapsulamento. O chip de AlInGaP tem uma banda proibida mais estreita, projetada para emitir fótons diretamente na parte amarela/laranja/vermelha do espectro, resultando na luz amarela pura observada.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria de LED continua a evoluir em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores (especialmente para LEDs brancos) e maior miniaturização. Para aplicações de visão lateral e retroiluminação, as tendências incluem encapsulamentos ainda mais finos, maior densidade de brilho e a integração de matrizes de múltiplos chips mais complexas (RGB, RGBW) em encapsulamentos únicos para controle dinâmico de cor. Além disso, avanços em materiais de encapsulamento e tecnologia de fósforos visam melhorar a confiabilidade, desempenho térmico e consistência de cor ao longo da temperatura e vida útil.