Ficha Técnica do LED RGB LTW-Q35ZRGB - Pacote SMD - Vermelho 2.1V / Verde 2.9V / Azul 3.0V - Potência Total 0.18W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-Q35ZRGB é um LED RGB (Vermelho, Verde, Azul) compacto de montagem em superfície, projetado para aplicações de iluminação de estado sólido. Ele combina três chips LED individuais (vermelho, verde, azul) em um único pacote, permitindo a geração de um amplo espectro de cores através da mistura aditiva de cores. Este dispositivo representa uma alternativa energeticamente eficiente à iluminação convencional, oferecendo longa vida operacional e alta confiabilidade.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED incluem seu fator de forma ultracompacto, compatibilidade com equipamentos de montagem automática pick-and-place e adequação para processos padrão de soldagem por refluxo infravermelho (IR) e por fase de vapor. Ele é projetado como um pacote padrão EIA e é compatível com níveis de acionamento de circuitos integrados (I.C.). O produto está em conformidade com iniciativas verdes, sendo livre de chumbo e aderente às diretivas RoHS.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED versátil é direcionado a uma ampla gama de aplicações de iluminação. Os principais mercados incluem iluminação ambiente para eletrodomésticos, soluções de iluminação portátil como lanternas e luzes de bicicleta, iluminação arquitetônica para espaços residenciais e comerciais internos e externos (downlights, iluminação de sanca, iluminação sob prateleira), iluminação decorativa e de entretenimento, iluminação de segurança e jardim (balizadores) e aplicações especializadas de sinalização, como faróis de tráfego, luzes de passagem de nível e placas com iluminação lateral (por exemplo, placas de saída, displays de ponto de venda).

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

Todas as medições são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Os parâmetros-chave definem o desempenho de cada canal de cor (Vermelho, Verde, Azul) individualmente e a saída de luz branca combinada.

• Fluxo Luminoso (Φv):O fluxo luminoso típico para cores individuais a uma corrente direta (IF) de 20mA é de 2,55 lm (Vermelho), 7,35 lm (Verde) e 0,95 lm (Azul). Quando acionado em correntes específicas para produzir luz branca (R=25mA, G=13mA, B=15mA), o fluxo luminoso combinado típico é de 10,50 lm.
• Intensidade Luminosa (Iv):A intensidade luminosa típica em IF=20mA é de 920 mcd (Vermelho), 2500 mcd (Verde) e 340 mcd (Azul). A intensidade de luz branca combinada sob as condições de acionamento especificadas é de 3500 mcd.
• Ângulo de Visão (θ1/2):O ângulo de meia intensidade típico para a saída branca combinada é de 130 graus, indicando um padrão de feixe amplo.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Define a cor percebida de cada chip. As faixas especificadas são 618-628 nm para Vermelho, 520-530 nm para Verde e 465-475 nm para Azul.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED na corrente de teste. Os valores típicos são 2,1V (Vermelho a 20mA), 2,9V (Verde a 20mA) e 3,0V (Azul a 20mA). Os valores máximos são 2,4V, 3,5V e 3,5V, respectivamente.
• Tensão Suportada a ESD:O dispositivo pode suportar Descarga Eletrostática (ESD) de 8KV usando o Modelo do Corpo Humano (HBM), embora precauções adequadas de manuseio ESD sejam fortemente recomendadas.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (Po):A potência máxima permitida para canais individuais é de 96 mW (Vermelho), 144 mW (Verde e Azul). A dissipação de potência total para todo o pacote não deve exceder 180 mW.
• Corrente Direta:A corrente direta contínua (IF) para cada canal é de 40 mA. A corrente direta de pico (IFP) para operação em pulso (≤1/10 ciclo de trabalho, ≤10ms largura de pulso) é de 100 mA por canal.
• Tensão Reversa (VR):Máximo de 5V. Operar sob polarização reversa pode causar falha.
• Faixas de Temperatura:A temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +80°C. A temperatura de armazenamento (Tstg) é de -40°C a +100°C.
• Condição de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem sem chumbo a 260°C por 5 segundos.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LED é classificado em bins com base no fluxo luminoso e nas coordenadas de cromaticidade para garantir consistência de cor e brilho em aplicações de produção.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

A saída de luz branca (quando acionada em R=25mA, G=13mA, B=15mA) é categorizada em bins (V3 a V6). Por exemplo, o bin V3 cobre fluxo luminoso de 8,00 lm (Mín) a 10,50 lm (Máx). A tolerância em cada bin é de +/-10%.

3.2 Binning de Cromaticidade de Cor

A cromaticidade da luz branca combinada é definida no diagrama CIE 1931 (x, y). A ficha técnica fornece uma tabela detalhada de classificações de cor (A1 a D4), cada uma especificando uma área quadrilátera no gráfico de cromaticidade definida por quatro pares de coordenadas (x, y). Isso permite que os projetistas selecionem LEDs com coordenadas de ponto branco rigidamente controladas. A tolerância para cada bin de tonalidade é de +/- 0,01 em ambas as coordenadas x e y.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas (não reproduzidas no texto fornecido, mas referenciadas). Essas curvas são essenciais para análise de projeto.

• Curvas I-V (Corrente-Tensão):Mostram a relação entre a corrente direta e a tensão direta para cada chip de cor em uma faixa de correntes e temperaturas. Isso é crítico para projetar o circuito limitador de corrente correto.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz escala com o aumento da corrente de acionamento, destacando possíveis não linearidades e queda de eficiência em correntes mais altas.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a derivação térmica da saída de luz. À medida que a temperatura da junção aumenta, a eficiência luminosa normalmente diminui.
• Distribuição Espectral de Potência:Mostraria a intensidade relativa da luz emitida em cada comprimento de onda para os chips vermelho, verde e azul, definindo a gama de cores possível com este dispositivo.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões de Contorno

O dispositivo possui um fator de forma específico. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância típica de ±0,2 mm. As notas mecânicas-chave incluem a localização do ponto de injeção (que deve estar acima dos terminais) e o fato de que o slug térmico é condutor elétrico, o que deve ser considerado durante o layout da PCB para evitar curtos-circuitos.

5.2 Identificação de Polaridade e Design do Pad

A ficha técnica fornece um layout recomendado de pad de fixação da placa de circuito impresso (PCB). Isso inclui o tamanho, forma e espaçamento dos pads de solda para os quatro terminais (ânodo e cátodo para cada cor, provavelmente com uma configuração de cátodo ou ânodo comum) e o pad térmico central (slug térmico). O design correto do pad é crucial para soldagem confiável, gerenciamento térmico e prevenção do efeito "tombstoning".

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

É fornecido um perfil sugerido de soldagem por refluxo infravermelho (IR), compatível com J-STD-020D para processos sem chumbo. Este perfil define os estágios de pré-aquecimento, imersão, refluxo (temperatura de pico) e resfriamento com restrições específicas de tempo e temperatura para garantir juntas de solda confiáveis sem danificar o pacote do LED.

6.2 Limpeza e Manuseio

A limpeza deve ser feita apenas com produtos químicos especificados. O LED pode ser imerso em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto, se necessário. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi. Precauções rigorosas contra ESD são obrigatórias: recomenda-se o uso de pulseiras antiestáticas, luvas antiestáticas e equipamentos devidamente aterrados para evitar danos por descarga eletrostática.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos embalados em fita de 12mm de largura em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, compatíveis com equipamentos de montagem automática. As dimensões da embalagem de fita e bobina são especificadas para garantir compatibilidade com alimentadores padrão. O número da peça é LTW-Q35ZRGB.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Use drivers de corrente constante para cada canal de cor para manter a saída de cor estável e evitar fuga térmica. As variações de tensão direta (veja binning) tornam o acionamento por tensão constante impraticável para aplicações críticas de cor.
• Gerenciamento Térmico:Embora compacto, a dissipação de potência (até 180mW no total) gera calor. O projeto térmico adequado da PCB, incluindo o uso do pad térmico conectado a uma área de cobre, é essencial para manter a temperatura da junção dentro dos limites e garantir confiabilidade de longo prazo e saída de luz estável.
• Controle de Mistura de Cores:Para atingir pontos brancos ou cores específicos, a modulação por largura de pulso (PWM) de cada canal é o método preferido em relação ao dimmer analógico, pois mantém a cromaticidade em uma ampla faixa de dimmer.

9. Confiabilidade e Testes

A ficha técnica descreve um plano abrangente de testes de confiabilidade, demonstrando a robustez do produto. Os testes incluem Resistência ao Calor de Soldagem (RTSH), Teste de Vida em Estado Estacionário (SSLT) em temperatura e corrente elevadas por 3000 horas, Ciclagem de Temperatura (TC), Choque Térmico (TS) e Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (WHTS). Os critérios de falha são definidos com base em mudanças na tensão direta (máx. 110% do limite superior da especificação), fluxo luminoso (mín. 50% do limite inferior da especificação) e coordenadas de cromaticidade (desvio <0,02).

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Comparado a LEDs discretos de cor única, este pacote RGB integrado economiza espaço significativo na placa e simplifica a montagem. Seu amplo ângulo de visão de 130 graus o torna adequado para iluminação de área, em vez de iluminação focalizada por spot. A classificação ESD especificada e a compatibilidade com refluxo sem chumbo atendem aos padrões modernos de fabricação e confiabilidade. A estrutura detalhada de binning permite que ele compita em aplicações que exigem consistência de cor, como iluminação arquitetônica e sinalização.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Como gero luz branca pura com este LED RGB?

R: O branco puro não é um ponto único, mas uma faixa no diagrama de cromaticidade. Você deve acionar os canais Vermelho, Verde e Azul nas correntes específicas listadas na tabela de binning de fluxo luminoso (R=25mA, G=13mA, B=15mA) para atingir os pontos brancos definidos nos bins de classificação de cor (A1-D4). O ponto branco exato dependerá do bin específico do LED.

P: Posso acionar o LED em sua corrente contínua máxima (40mA por canal) continuamente?

R: Embora possível, não é recomendado para vida útil e eficiência ideais. Acionar em correntes mais baixas (por exemplo, a condição de teste de 20mA ou a condição de branco misto) resultará em menor temperatura de junção, maior eficácia (lúmens por watt) e vida operacional significativamente mais longa. Sempre considere o limite de dissipação de potência total de 180mW.

P: Por que o slug térmico é condutor elétrico e como lido com isso?

R: O slug é condutor para transferir calor eficientemente do die do LED para a PCB. No seu layout de PCB, o pad para o slug deve ser isolado eletricamente de todos os outros traços do circuito, a menos que seja intencionalmente conectado a um potencial específico (frequentemente terra). Criar uma conexão de alívio térmico para um grande plano de terra é uma prática comum.

12. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando uma placa de saída com iluminação lateral.Vários LEDs LTW-Q35ZRGB seriam colocados ao longo da borda de um guia de luz de acrílico. Um microcontrolador controlaria os três canais de cada LED. Para iluminação constante, os LEDs seriam acionados nas correntes especificadas para luz branca. O amplo ângulo de visão garante iluminação uniforme em toda a face da placa. A escolha de um bin de fluxo luminoso específico (por exemplo, V3 ou V4) garante brilho consistente em todas as unidades. Selecionar uma classificação de cor restrita (por exemplo, todos do bin B2) garante que todas as placas tenham uma cor branca idêntica, o que é crucial para consistência de marca e padrões de segurança. O pacote SMD permite um design de placa compacto e de baixo perfil e montagem automatizada.

13. Princípio de Funcionamento

O LED opera no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, os elétrons se recombinam com as lacunas dentro da região ativa do chip semicondutor (composto de materiais como AlInGaP para vermelho e InGaN para verde/azul), liberando energia na forma de fótons (luz). O bandgap específico do material semicondutor determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O pacote RGB integra três desses chips, e suas luzes se misturam aditivamente dentro da lente de epóxi para produzir a cor de saída percebida.

14. Tendências Tecnológicas

O dispositivo reflete as tendências contínuas na iluminação de estado sólido: maior integração (múltiplos chips em um pacote), eficiência aprimorada (mais lúmens por watt), miniaturização e confiabilidade aprimorada para ambientes adversos. O sistema detalhado de binning atende à demanda do mercado por consistência de cor em aplicações profissionais de iluminação. A evolução futura pode incluir maior densidade de potência, drivers integrados ou circuitos de controle dentro do pacote e até gamas de cores mais amplas para aplicações de display.