Especificação Técnica da Série T20 LED Monocromático - Pacote 2016 - 2.0x1.6x0.75mm - 40mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série T20 representa uma família de Diodos Emissores de Luz (LEDs) monocromáticos de visão superior e alto desempenho, projetados para aplicações de iluminação geral. O modelo específico detalhado neste documento utiliza o compacto pacote de dispositivo de montagem em superfície (SMD) 2016. Esta série é projetada para fornecer uma saída de luz confiável e eficiente num pacote termicamente aprimorado, adequado para processos de montagem automatizados.

A filosofia central de design foca no equilíbrio entre alta saída de fluxo luminoso e um robusto gerenciamento térmico, permitindo operação estável mesmo em condições exigentes. O pacote é otimizado para soldagem por refluxo sem chumbo, alinhando-se com os padrões ambientais e de fabricação modernos, e é projetado para permanecer em conformidade com as diretivas RoHS.

2. Características Principais e Aplicações

2.1 Características do Produto

• LED Branco de Visão Superior:Emite luz perpendicular ao plano de montagem, ideal para iluminação direta.
• Design de Pacote Termicamente Aprimorado:Caminho térmico melhorado do chip LED para a PCB, ajudando a gerir a temperatura de junção e manter o desempenho e longevidade.
• Alta Saída de Fluxo Luminoso:Fornece saída de luz brilhante para o seu tamanho compacto, com valores típicos variando por cor (ex.: 10 lm para Verde, 5.5 lm para Vermelho a 40mA).
• Alta Capacidade de Corrente:Classificado para uma corrente direta (IF) de 50 mA contínua, com uma classificação de pulso (IFP) de 75 mA sob condições especificadas.
• Tamanho Compacto do Pacote:O pacote 2016 mede aproximadamente 2.0mm x 1.6mm, permitindo layouts de PCB de alta densidade.
• Ângulo de Visão Ampla:Um ângulo de visão típico (2θ1/2) de 120 graus proporciona uma iluminação ampla e uniforme.
• Aplicação de Soldagem por Refluxo sem Chumbo:Compatível com processos padrão de refluxo SMT usando solda sem chumbo.
• Conformidade RoHS:O produto é projetado e fabricado para atender às diretivas de Restrição de Substâncias Perigosas.

2.2 Aplicações Alvo

Esta série de LED é versátil e encontra uso em vários cenários de iluminação, incluindo:

• Iluminação Interior:Integração em luminárias para espaços interiores residenciais, comerciais ou industriais.
• Retrofits (Substituição):Servindo como substituição direta para fontes de luz mais antigas ou menos eficientes em luminárias existentes.
• Iluminação Geral:Fornecendo iluminação primária ou secundária numa vasta gama de produtos.
• Iluminação Arquitetónica / Decorativa:Usada em iluminação de destaque, sinalização e projetos de iluminação estética onde cores monocromáticas específicas são desejadas.

3. Análise Profunda das Especificações Técnicas

3.1 Características Eletro-Ópticas e Elétricas

Todas as medições são especificadas a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C e uma corrente direta (IF) de 40mA, salvo indicação em contrário. Tolerâncias devem ser consideradas para margens de projeto.

3.1.1 Características Eletro-Ópticas

A saída de fluxo luminoso depende da cor. São fornecidos valores típicos e mínimos:

• Vermelho (RED):Típico 5.5 lm, Mínimo 2.0 lm.
• Amarelo (YELLOW):Típico 5.0 lm, Mínimo 2.0 lm.
• Azul (BLUE):Típico 2.3 lm, Mínimo 1.0 lm.
• Verde (GREEN):Típico 10.0 lm, Mínimo 8.0 lm.

Tolerância das medições de fluxo luminoso é ±7%.

3.1.2 Características Elétricas

• Tensão Direta (VF):Varia conforme o material semicondutor. Valores típicos variam de 2.1V para Vermelho a 3.0V para Verde, com limites máximos até 3.4V.Tolerância é ±0.1V.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 μA a uma tensão reversa (VR) de 5V para todas as cores.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Típico 120 graus para todas as cores, definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade é metade do valor de pico.
• Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD):Classificado em 1000V (Modelo de Corpo Humano, HBM) mínimo para todas as cores, indicando um nível moderado de robustez ESD para precauções padrão de manuseio.

3.2 Valores Máximos Absolutos

Tensões além destes limites podem causar danos permanentes. As condições de operação devem ser projetadas para permanecer bem dentro destas classificações para garantir a fiabilidade.

• Corrente Direta (IF):50 mA (DC Contínua).
• Corrente Direta de Pulso (IFP):75 mA (Largura de pulso ≤100μs, Ciclo de trabalho ≤1/10).
• Tensão Reversa (VR):5 V.
• Dissipação de Potência (PD):Vermelho/Amarelo: 130 mW; Azul/Verde: 170 mW.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Junção (Tj):110°C (Máximo absoluto).
• Temperatura de Soldagem (Tsld):Perfil de refluxo com temperatura de pico de 230°C ou 260°C por no máximo 10 segundos.

Nota: Exceder estes parâmetros pode alterar as propriedades do LED em relação aos valores especificados.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

4.1 Binning de Fluxo Luminoso

A IF=40mA, Tj=25°C, o fluxo é categorizado em códigos de AA a AG, com intervalos de lúmens mínimos e máximos definidos. Por exemplo, o código AF cobre 10 a 14 lm. Isto permite aos designers selecionar LEDs que correspondam aos seus requisitos de brilho.

4.2 Binning de Comprimento de Onda

O comprimento de onda dominante é classificado para controlar a pureza da cor. São especificados intervalos para cada cor:

• Vermelho:620-625 nm, 625-630 nm, 630-635 nm.
• Amarelo:585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.
• Azul:455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Verde:520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.

Tolerância da medição de comprimento de onda é ±1nm.

4.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é classificada para auxiliar no projeto de circuitos para regulação de corrente. São fornecidos diferentes intervalos de código para cores de tensão mais baixa (Vermelho/Amarelo: 1.8-2.6V em passos) e cores de tensão mais alta (Azul/Verde: 2.6-3.4V em passos).Tolerância é ±0.1V.

4.4 Sistema de Numeração de Peças

A estrutura do número da peça (ex.: T20**011F-*****) codifica atributos específicos permitindo identificação e encomenda precisas. Elementos-chave incluem Código de Tipo (20 para pacote 2016), Código de CCT/Cor, Índice de reprodução de cor (para branco), número de chips em série/paralelo, e um código de cor que define padrões de desempenho (ex.: F para ERP, M para ANSI).

5. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia duas representações gráficas-chave do desempenho.

5.1 Espectro de Cores

Fig 1. Espectro de Cores:Este gráfico mostraria tipicamente a potência radiante relativa versus o comprimento de onda para cada cor de LED (Vermelho, Amarelo, Azul, Verde) a Tj=25°C. Define visualmente a pureza espectral e o comprimento de onda de pico, que se correlaciona diretamente com a cor percebida. Um espectro estreito indica alta saturação de cor, o que é típico para LEDs monocromáticos.

5.2 Distribuição do Ângulo de Visão

Fig 2. Distribuição do Ângulo de Visão:Este gráfico polar ilustra o padrão de radiação espacial do LED. Para um LED de visão superior com um amplo ângulo de visão de 120 graus, a curva mostraria uma distribuição ampla, semelhante a Lambertiana, onde a intensidade é mais alta a 0 graus (perpendicular à face do LED) e diminui suavemente em direção às bordas. Este padrão é crucial para projetar ópticas e compreender a uniformidade da iluminação.

6. Informações Mecânicas e do Pacote

6.1 Dimensões do Pacote

O pacote SMD 2016 tem dimensões nominais de 2.0mm de comprimento, 1.6mm de largura e 0.75mm de altura. Um diagrama de vista inferior mostra o layout das pastilhas de solda e a marcação de polaridade. As pastilhas do ânodo e cátodo são claramente identificadas, sendo o cátodo tipicamente indicado por uma marca ou um canto chanfrado no pacote. A tolerância dimensional é ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

6.2 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é essencial. O pacote inclui um marcador visual (ex.: um ponto, linha ou canto cortado) para identificar o terminal do cátodo. O padrão das pastilhas de solda é assimétrico para evitar colocação incorreta durante a montagem.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo detalhado para processos de soldagem sem chumbo. Parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:Rampa de 150°C a 200°C ao longo de 60-120 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 3°C/segundo até a temperatura de pico.
• Tempo Acima do Líquidus (T_L=217°C):60-150 segundos.
• Temperatura Máxima do Corpo do Pacote (T_P):Máximo 260°C.
• Tempo dentro de 5°C de T_P:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 6°C/segundo.
• Tempo Total do Ciclo:Máximo 8 minutos de 25°C ao pico.

7.2 Cuidados Importantes

1. Limite de Refluxo:Recomenda-se não submeter o LED à soldagem por refluxo mais de duas vezes. Se passarem mais de 24 horas após a primeira soldagem antes de um segundo refluxo, o LED pode ser danificado.
2. Reparo Pós-Soldagem:Reparos (ex.: usando um ferro de soldar) não devem ser realizados no LED após ter sido submetido à soldagem por refluxo, pois o calor localizado pode causar danos.
3. Dissipação de Potência:Deve-se ter cuidado no projeto térmico da aplicação para garantir que a dissipação de potência não exceda o valor máximo absoluto, pois isto impacta diretamente a temperatura de junção e a vida útil.

8. Embalagem e Informações de Pedido

8.1 Embalagem em Fita e Bobina

Para montagem automatizada pick-and-place, os LEDs são fornecidos em fita transportadora embutida e bobinas.

• Dimensões da Fita:Especificadas para garantir compatibilidade com equipamentos alimentadores.
• Capacidade da Bobina:Máximo 5000 peças por bobina.
• Tolerância Cumulativa:A tolerância cumulativa ao longo de 10 passos é ±0.2mm.

8.2 Embalagem Externa

As bobinas são ainda embaladas em caixas para envio e armazenamento.

• Capacidade da Caixa:Configurações padrão incluem 10 bobinas por caixa, com opções para 30 ou 60 bobinas por caixa.
• Rotulagem:As caixas e sacos internos são rotulados com informações críticas incluindo Número da Peça, Código de Data de Fabricação, Número do Lote, Quantidade e parâmetros do produto. Dessecante é incluído em sacos de barreira à humidade para proteger os componentes.

9. Considerações de Projeto para Aplicação

9.1 Acionamento do LED

LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de corrente constante é altamente recomendada em vez de uma fonte de tensão constante para garantir saída de luz estável e prevenir fuga térmica. O driver deve ser projetado para fornecer a corrente de operação desejada (ex.: 40mA para especificações nominais) enquanto permanece dentro dos Valores Máximos Absolutos. A informação de binning de tensão direta é útil para calcular a conformidade de tensão necessária do driver.

9.2 Gerenciamento Térmico

Apesar do pacote termicamente aprimorado, um dissipador de calor eficaz é crítico para desempenho e longevidade. O layout da PCB deve usar área de cobre adequada (pastilhas térmicas) conectada às pastilhas de solda do LED para conduzir o calor para longe da junção. Operar na ou perto da classificação de corrente máxima gerará mais calor, necessitando de um projeto térmico mais agressivo para manter a temperatura de junção (Tj) bem abaixo do seu limite máximo de 110°C.

9.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna estes LEDs adequados para aplicações que requerem iluminação ampla e difusa sem ópticas secundárias. Para feixes focados, serão necessárias ópticas primárias (lentes) ou refletores. O pequeno tamanho da fonte do pacote 2016 é vantajoso para o controle óptico.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

No cenário dos LEDs SMD monocromáticos, a série T20/2016 posiciona-se com vantagens específicas:

• vs. Pacotes Menores (ex.: 0603, 0402):Oferece saída de luz significativamente maior e melhor desempenho térmico devido ao seu tamanho maior, tornando-a adequada para tarefas de iluminação geral de maior potência, e não apenas funções de indicador.
• vs. Pacotes Maiores (ex.: 5050, 7070):Fornece uma pegada mais compacta para projetos com restrições de espaço enquanto ainda fornece fluxo apreciável, oferecendo um equilíbrio entre tamanho e desempenho.
• Aprimoramento Térmico:A menção explícita a um design de pacote termicamente aprimorado é um diferenciador-chave de muitos pacotes de LED padrão, implicando melhor fiabilidade sob operação contínua.
• Binning Abrangente:O binning detalhado para fluxo, comprimento de onda e tensão fornece aos designers as ferramentas necessárias para aplicações de alta consistência, o que pode não ser tão rigorosamente definido para todas as séries de LED.

11. Perguntas Frequentes (FAQ)

11.1 Qual é a diferença entre os valores de fluxo luminoso "Typ" e "Min"?

O valor "Typ" (Típico) representa a saída média ou mais comum da produção sob condições de teste. O valor "Min" (Mínimo) é o limite inferior garantido; qualquer LED que atenda à especificação terá desempenho neste nível ou acima. Os designers devem usar o valor "Min" para cálculos de cenário de pior caso para garantir que a sua aplicação atenda aos requisitos mínimos de brilho.

11.2 Posso acionar este LED na sua corrente máxima de 50mA continuamente?

Embora o Valor Máximo Absoluto seja 50mA, a operação contínua neste nível gerará calor máximo e provavelmente empurrará a temperatura de junção para o seu limite, a menos que seja empregue um gerenciamento térmico excecional. Para longevidade ideal e desempenho estável, é aconselhável operar na ou abaixo da corrente de teste de 40mA, ou modelar cuidadosamente o desempenho térmico a 50mA.

11.3 Como interpreto o número da peça para encomendar o LED correto?

Deve consultar a tabela do Sistema de Numeração de Peças. Precisa definir cada marcador de posição (X1 a X10) com base nos seus requisitos: tipo de pacote (20 para 2016), cor/comprimento de onda desejado, bin de fluxo necessário, bin de tensão e o código de cor específico (ex.: F para padrões ERP). Contacte o seu fornecedor com o número da peça totalmente construído para uma encomenda precisa.

11.4 Por que há um cuidado contra um segundo refluxo se passaram 24 horas?

Isto está provavelmente relacionado com a sensibilidade à humidade. Os pacotes SMD podem absorver humidade da atmosfera. Durante um refluxo rápido, esta humidade retida pode vaporizar-se e causar delaminação interna ou fissuras ("popcorning"). Se o dispositivo não for soldado dentro de um período de tempo específico após ser removido da sua bolsa à prova de humidade, ou se for exposto por muito tempo, pode necessitar de um processo de cozedura antes de um segundo refluxo para expelir a humidade. O cuidado simplifica isto ao recomendar contra a prática a menos que procedimentos específicos de manuseio sejam seguidos.

12. Exemplo Prático de Aplicação

Cenário: Projetar uma luz decorativa de lavagem de parede RGB.

1. Seleção de Componentes:Um engenheiro seleciona os LEDs Vermelho, Verde e Azul da série T20. Escolhem bins de comprimento de onda específicos (ex.: 625-630nm Vermelho, 525-530nm Verde, 465-470nm Azul) para alcançar a gama de cores desejada. Também selecionam um bin de fluxo de gama média (ex.: código AC ou AD) para brilho equilibrado.
2. Projeto do Circuito:São projetados três drivers de corrente constante separados, um para cada canal de cor, ajustados para 40mA. A conformidade da tensão de saída do driver é dimensionada usando a VF máxima da folha de dados (ex.: 3.4V para Verde/Azul) mais alguma margem.
3. Layout da PCB:Os LEDs são colocados na PCB com grandes áreas de cobre conectadas às suas pastilhas térmicas. O layout segue o padrão recomendado de pastilhas de solda do diagrama dimensional para garantir soldagem e alinhamento adequados.
4. Análise Térmica:Dada a luminária fechada, o engenheiro calcula a resistência térmica esperada da junção para o ambiente. Garantem que mesmo com múltiplos LEDs ligados, a Tj estimada permanece abaixo de 85°C para longa vida.
5. Montagem:A montagem da PCB segue precisamente o perfil de refluxo especificado. Os LEDs são usados dentro do período de tempo recomendado após a abertura da bolsa para evitar problemas de humidade.

13. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um Diodo Emissor de Luz (LED) é um dispositivo semicondutor que emite luz quando uma corrente elétrica passa através dele. Este fenómeno chama-se eletroluminescência. Num LED monocromático como os da série T20, um chip semicondutor (tipicamente feito de materiais como AlInGaP para Vermelho/Amarelo ou InGaN para Azul/Verde) está alojado dentro do pacote. Quando uma tensão direta que excede a tensão de bandgap do chip é aplicada, eletrões e lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição e estrutura específica do material semicondutor determinam o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O pacote serve para proteger o chip, fornecer conexões elétricas e inclui um fósforo (para LEDs brancos) ou uma cúpula/lente transparente para moldar a saída de luz. O design do pacote 2016 foca-se em extrair eficientemente esta luz e gerir o calor gerado por recombinação não radiativa e resistência elétrica.

14. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs SMD como a série T20 segue várias tendências-chave da indústria:

• Aumento da Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas em ciência de materiais e design de chips impulsionam continuamente uma maior eficácia luminosa, significando mais saída de luz por unidade de energia elétrica consumida.
• Miniaturização com Potência:A tendência é empacotar maior saída de luz em pacotes cada vez menores, como visto com sucessores do 2016, como o 1010 ou chips ainda menores. Isto permite designs de produto mais elegantes.
• Fiabilidade Aprimorada e Gerenciamento Térmico:À medida que as densidades de potência aumentam, materiais de pacote avançados (ex.: substratos cerâmicos, compostos de moldagem de alta condutividade térmica) estão a ser adotados para gerir melhor a temperatura de junção, que é o principal fator que afeta a vida útil do LED.
• Padronização e Binning:A indústria move-se para sistemas de binning mais precisos e padronizados para fornecer aos designers desempenho previsível, crucial para aplicações que requerem consistência de cor e brilho em milhares de unidades.
• LEDs Inteligentes e Integrados:Uma tendência crescente é a integração de circuitos de controlo (drivers, sensores, interfaces de comunicação) diretamente no pacote LED, criando LEDs "inteligentes" para IoT e sistemas de iluminação conectados, embora isto seja mais prevalente em pacotes brancos e RGB.