Ficha Técnica do LED SMD LTW-S225DSKS-PH - Dupla Cor Lateral (Branco/Amarelo) - Dimensões do Pacote - Tensão 2,5-3,7V/1,6-2,4V - Potência 72/62,5mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas para o LTW-S225DSKS-PH, um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) de dupla cor com emissão lateral. Este componente integra dois chips emissores de luz distintos dentro de um único pacote compacto, projetado para processos de montagem automatizados. O foco principal de aplicação está em dispositivos eletrónicos com restrições de espaço que necessitam de indicação de estado confiável ou funcionalidade de retroiluminação.

1.1 Características Principais e Mercado-Alvo

O LTW-S225DSKS-PH é projetado com várias características-chave que o tornam adequado para a fabricação moderna de eletrónicos. É compatível com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo a adesão às regulamentações ambientais. O dispositivo utiliza um "lead frame" estanhado para melhor soldabilidade. Incorpora chips semicondutores ultrabrilhantes: um baseado na tecnologia InGaN para emissão de luz branca e outro baseado na tecnologia AlInGaP para emissão de luz amarela.

O pacote é fornecido no formato padrão de fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, em conformidade com os padrões EIA (Electronic Industries Alliance), o que facilita a compatibilidade com equipamentos automatizados de "pick-and-place" de alta velocidade, comumente usados na produção em volume. O dispositivo também é projetado para ser compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelho (IR), que é o padrão para montagem de PCBs sem chumbo (Pb-free).

Suas principais aplicações-alvo abrangem equipamentos de telecomunicações (como telefones celulares e sem fio), dispositivos de automação de escritório (como notebooks), sistemas de rede, vários eletrodomésticos e aplicações de sinalização ou exibição interna. Usos específicos incluem retroiluminação de teclado, indicadores de estado para energia, conectividade ou estado do sistema, micro-displays e iluminação geral de sinais ou símbolos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

O desempenho do LTW-S225DSKS-PH é definido por um conjunto abrangente de parâmetros elétricos, ópticos e térmicos medidos em condições padrão (Ta=25°C, salvo indicação em contrário). Compreender estes parâmetros é fundamental para o projeto adequado do circuito e operação confiável.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho de longo prazo confiável.

• Dissipação de Potência (Pd):72 mW para o chip branco, 62,5 mW para o chip amarelo. Esta é a quantidade máxima de potência que o LED pode dissipar como calor.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA para o branco, 60 mA para o amarelo. Esta é a corrente instantânea máxima permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA para o branco, 25 mA para o amarelo. Esta é a máxima corrente direta contínua recomendada para operação normal.
• Faixa de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED é projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-30°C a +85°C. A faixa de temperatura para armazenar o dispositivo quando não energizado.
• Condição de Soldagem por Infravermelho:Suporta 260°C por 10 segundos, que é um perfil típico para soldagem por refluxo sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos na corrente de teste padrão de I_F= 20mA.

• Intensidade Luminosa (I_V):Para o LED branco, a intensidade varia de um mínimo de 112,0 mcd a um máximo de 450,0 mcd. Para o LED amarelo, a faixa é de 45,0 mcd a 180,0 mcd. O valor real para uma unidade específica depende da sua classificação de bin (ver Seção 4). A medição utiliza um sensor filtrado para aproximar a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):Tipicamente 130 graus para ambas as cores. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida no eixo central (0°). Um ângulo de visão amplo como este é característico dos LEDs de emissão lateral.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Aplica-se apenas ao LED amarelo, variando de 584,0 nm a 596,0 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que define a cor.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):Tipicamente 591,0 nm para o LED amarelo, representando o pico na sua distribuição de potência espectral.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Para o LED branco, as coordenadas típicas são x=0,31, y=0,31, posicionando-o na região do "branco frio" do diagrama de cromaticidade CIE 1931. A cor do LED amarelo é definida pelo seu bin de comprimento de onda dominante.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 15 nm para o LED amarelo, indicando a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Para o LED branco: Mín. 2,5V, Máx. 3,7V. Para o LED amarelo: Mín. 1,6V, Máx. 2,4V. Esta é a queda de tensão no LED quando alimentado com 20mA. A diferença de V_Fentre as duas cores é significativa e deve ser considerada no projeto do circuito, especialmente se forem alimentadas por uma fonte de corrente comum.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10,0 μA para ambas as cores a uma tensão reversa (V_R) de 5V.Nota Importante:A ficha técnica afirma explicitamente que a condição de tensão reversa é aplicada apenas para testes de infravermelho (IR), e o dispositivo não foi projetado para operação reversa. Não é recomendado aplicar polarização reversa em um circuito de aplicação.

2.3 Considerações Térmicas

As classificações de dissipação de potência (72mW/62,5mW) estão diretamente relacionadas ao gerenciamento térmico. Exceder esses limites aumenta a temperatura da junção, o que pode levar à aceleração da depreciação do lúmen (diminuição da saída de luz ao longo do tempo), uma mudança nas coordenadas de cromaticidade e, finalmente, à falha do dispositivo. A faixa de temperatura de operação de -20°C a +80°C define as condições ambientes. Os projetistas devem garantir que os efeitos combinados da temperatura ambiente e do auto-aquecimento da dissipação de potência mantenham a temperatura da junção do LED dentro de limites seguros.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em "bins" com base em parâmetros-chave de desempenho. O LTW-S225DSKS-PH utiliza um sistema de binning multidimensional.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são categorizados com base na sua saída de luz medida a 20mA.

Bins do LED Branco:

• Bin R:112,0 – 180,0 mcd
• Bin S:180,0 – 280,0 mcd
• Bin T:280,0 – 450,0 mcd

Tolerância dentro de cada bin é de +/- 15%.

Bins do LED Amarelo:

• Bin P:45,0 – 71,0 mcd
• Bin Q:71,0 – 112,0 mcd
• Bin R:112,0 – 180,0 mcd

Tolerância dentro de cada bin é de +/- 15%.

3.2 Binning de Matiz / Cromaticidade

Para o LED branco, a consistência de cor é gerenciada através de bins de coordenadas de cromaticidade (x, y) definidos por quadriláteros específicos no diagrama CIE 1931 (ex.: S1-1, S1-2, S2-1, etc.). A tolerância para cada bin de matiz é de +/- 0,01 em ambas as coordenadas x e y. Para o LED amarelo, é utilizado um binning mais simples de comprimento de onda dominante:

• Bin H:584,0 – 590,0 nm
• Bin J:590,0 – 596,0 nm

Tolerância para cada bin de comprimento de onda é de +/- 1 nm.

Este sistema de binning permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de brilho e consistência de cor para sua aplicação, o que é crucial para aplicações como retroiluminação multi-LED ou matrizes de indicadores onde a uniformidade é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não estejam totalmente detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tais LEDs incluiriam as seguintes, todas medidas a 25°C ambiente, salvo indicação:

4.1 Curva Corrente vs. Tensão (I-V)

Este gráfico mostra a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F). É não linear, característica de um diodo. A curva para o chip AlInGaP (amarelo) normalmente teria uma tensão de joelho mais baixa (~1,8V) em comparação com o chip InGaN (branco) (~3,0V). Esta curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente, seja usando um simples resistor ou um driver de corrente constante.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. Geralmente é linear em uma faixa, mas satura em correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Não é aconselhável operar perto ou acima da corrente contínua máxima absoluta (20/25mA), pois reduz a eficiência e a vida útil.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica essa relação. Para LEDs AlInGaP (amarelo), a diminuição é tipicamente mais acentuada do que para LEDs InGaN (branco). Esta é uma consideração crítica para aplicações com altas temperaturas ambientes ou gerenciamento térmico deficiente na PCB.

4.4 Distribuição Espectral

Para o LED amarelo AlInGaP, isso mostraria um pico relativamente estreito centrado em torno de 591 nm. Para o LED branco InGaN, o espectro seria muito mais amplo, consistindo na emissão de um chip InGaN azul combinada com a luz de uma camada de fósforo, resultando em um espectro contínuo através dos comprimentos de onda visíveis.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote e Atribuição dos Terminais

O LTW-S225DSKS-PH é um pacote SMD de emissão lateral. Notas dimensionais importantes: todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,1 mm, salvo especificação em contrário. A atribuição dos terminais é crucial para a orientação correta:

• Os terminais 1 e 2 são atribuídos ao chip Amarelo AlInGaP.
• Os terminais 3 e 4 são atribuídos ao chip Branco InGaN.

O layout físico garante que a emissão primária de luz seja pela lateral do pacote, não pelo topo.

5.2 Projeto Recomendado de Trilhas na PCB e Polaridade

A ficha técnica inclui um diagrama para a pegada recomendada das trilhas de solda na placa de circuito impresso. Seguir este projeto promove soldagem confiável, alinhamento adequado e boa resistência mecânica. O padrão de trilhas também fornece o alívio térmico necessário e o volume de solda. A polaridade é indicada pela numeração dos terminais; conectar o ânodo e o cátodo corretamente é essencial. Aplicar tensão reversa pode danificar o LED.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Processo de Soldagem por Refluxo por Infravermelho

O dispositivo é compatível com soldagem por refluxo por infravermelho (IR), que é o padrão para montagem sem chumbo. A condição máxima classificada é de 260°C por 10 segundos. Na prática, deve ser usado um perfil de refluxo sem chumbo padrão com uma temperatura de pico entre 240°C e 260°C, e tempo acima do líquido (TAL) apropriado para a pasta de solda. O perfil sugerido na ficha técnica deve ser seguido para evitar choque térmico ou danos ao pacote do LED ou às ligações internas.

6.2 Limpeza

A limpeza pós-soldagem deve ser realizada com cuidado. Apenas produtos químicos especificados devem ser usados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto, se a limpeza for necessária. O uso de líquidos químicos não especificados ou agressivos pode danificar a lente de epóxi do LED ou os materiais de embalagem, levando à redução da saída de luz ou falha prematura.

6.3 Armazenamento e Manuseio

Cuidado com Descarga Eletrostática (ESD):Os LEDs são sensíveis à eletricidade estática e a surtos de tensão. Recomenda-se usar uma pulseira antiestática ou luvas antiestáticas ao manuseá-los. Todos os equipamentos e estações de trabalho devem estar devidamente aterrados.

Sensibilidade à Umidade:Os LEDs são embalados em um saco barreira à umidade com dessecante. Enquanto selados, devem ser armazenados a 30°C ou menos e 90% de umidade relativa (UR) ou menos, com uma vida útil recomendada de um ano. Uma vez que a embalagem original é aberta, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% UR. Componentes removidos da embalagem seca devem ser submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de uma semana (Nível de Sensibilidade à Umidade 3, MSL-3). Para armazenamento mais longo fora do saco original, devem ser mantidos em um recipiente selado com dessecante. Se armazenados abertos por mais de uma semana, é necessário um "bake-out" a aproximadamente 60°C por pelo menos 20 horas antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações para Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O LTW-S225DSKS-PH é fornecido em fita transportadora embutida padrão da indústria, com 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 4000 peças. Os compartimentos da fita são selados com uma fita de cobertura superior para proteger os componentes durante o transporte e manuseio. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Para quantidades menores que uma bobina completa, é especificada uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para remanescentes. A fita é projetada para permitir no máximo dois componentes ausentes consecutivos (compartimentos vazios).

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada chip de cor dentro do LTW-S225DSKS-PH deve ser acionado independentemente devido às suas diferentes características de tensão direta. O método de acionamento mais simples é usar um resistor limitador de corrente em série para cada chip. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de acionamento desejada (ex.: 20mA) e V_Fé a tensão direta típica ou máxima da ficha técnica, dependendo da margem de projeto. Para melhor consistência e estabilidade, especialmente com variações de temperatura ou tensão de alimentação, recomenda-se um circuito driver de corrente constante.

8.2 Gerenciamento Térmico no Projeto

Embora os LEDs SMD sejam pequenos, o gerenciamento térmico eficaz é vital para o desempenho e a longevidade. A PCB atua como o dissipador de calor primário. Usar o projeto de trilhas recomendado com área de cobre adequada conectada às trilhas térmicas do LED ajuda a dissipar o calor. Para aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente, "vias" térmicas adicionais sob o pacote ou uma área maior de cobre podem ser necessárias para transferir o calor para longe da junção do LED.

8.3 Considerações de Projeto Óptico

Como um LED de emissão lateral, a emissão primária de luz é paralela à superfície da PCB. Isso é ideal para iluminar guias de luz laterais, indicadores que emitem pela lateral ou retroiluminar teclas pela lateral. Os projetistas devem considerar o ângulo de visão de 130 graus ao projetar tubos de luz, lentes ou difusores para garantir iluminação uniforme e o efeito visual desejado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O fator diferenciador chave do LTW-S225DSKS-PH é sua configuração de dupla cor e emissão lateral em um único pacote SMD. Isso economiza espaço na PCB em comparação com o uso de dois LEDs laterais separados. O uso de AlInGaP para o amarelo oferece alta eficiência e boa pureza de cor, enquanto o branco baseado em InGaN fornece uma fonte moderna de branco frio. A combinação de um amplo ângulo de visão de 130 graus e compatibilidade com processos automatizados de montagem e refluxo o torna uma escolha versátil para fabricação em volume de baixo custo.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os chips branco e amarelo a partir do mesmo resistor limitador de corrente?
R: Não. Devido à diferença significativa na tensão direta (V_F~3,2V para o branco vs. ~2,0V para o amarelo a 20mA), conectá-los em paralelo com um único resistor resultaria em um grave desequilíbrio de corrente, potencialmente sobrecarregando um chip e subalimentando o outro. Cada chip requer seu próprio controle de corrente independente.

P: Qual é o significado do código de bin de intensidade luminosa (ex.: R, S, T)?
R: O código de bin indica a faixa garantida de saída de luz para aquele LED específico quando acionado na corrente de teste padrão (20mA). Por exemplo, um LED branco do Bin T será mais brilhante (280-450 mcd) do que um do Bin R (112-180 mcd). Os projetistas especificam o bin necessário para garantir consistência no brilho do seu produto.

P: Este LED é adequado para aplicações externas?
R: A ficha técnica especifica uma faixa de temperatura de operação de -20°C a +80°C e lista aplicações internas típicas. Para uso externo, fatores como extremos de temperatura mais amplos, exposição a UV degradando o epóxi e entrada de umidade devem ser avaliados. O dispositivo não é especificamente classificado para ambientes severos.

P: Quão crítico é o prazo de uma semana para refluxo após abrir o saco barreira à umidade?
R: É muito importante para a confiabilidade. Se componentes MSL-3 absorverem muita umidade do ar e forem submetidos ao alto calor da soldagem por refluxo, a rápida vaporização da umidade pode causar delaminação interna ou rachaduras ("efeito pipoca"), levando a falhas imediatas ou latentes. Siga as diretrizes de "bake-out" se o prazo for excedido.

11. Exemplos Práticos de Aplicação

Exemplo 1: Indicador de Estado em Dispositivo Móvel:Um único LTW-S225DSKS-PH pode fornecer múltiplos estados. O LED branco poderia indicar "ligado" ou "totalmente carregado", enquanto o LED amarelo poderia indicar "carregando" ou "bateria fraca". A emissão lateral permite que a luz seja acoplada a um guia de luz que vai até a borda da carcaça do dispositivo, criando um indicador elegante.

Exemplo 2: Retroiluminação de Painel de Controle Industrial:Uma matriz desses LEDs poderia ser colocada ao longo da borda de um painel de interruptores de membrana. Os LEDs brancos fornecem retroiluminação geral para todas as teclas em condições de pouca luz. Os LEDs amarelos poderiam ser conectados a teclas de função específicas (ex.: parada de emergência, aviso) para fornecer uma cor distinta e chamativa quando ativados, tudo usando a mesma pegada compacta do componente.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas se recombinam, liberando energia na forma de fótons. A cor da luz é determinada pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor.

• AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio):Este sistema de material é usado para o LED amarelo. Possui uma banda proibida que corresponde à emissão de luz nas regiões vermelha, laranja, âmbar e amarela do espectro. É conhecido por sua alta eficiência nessas cores.
• InGaN (Nitreto de Índio e Gálio):Este sistema de material é usado para o LED branco. Tipicamente, um chip InGaN emissor de azul é combinado com um revestimento de fósforo. A luz azul do chip excita o fósforo, que então reemite luz em um espectro mais amplo, resultando na percepção de luz branca. A mistura específica de fósforos determina o ponto branco (ex.: branco frio, branco quente).

A estrutura do pacote de emissão lateral utiliza uma cavidade refletora e uma lente de epóxi moldada para direcionar a saída de luz primária lateralmente a partir do corpo do componente.

13. Tendências Tecnológicas

A indústria optoeletrônica continua a avançar em várias áreas-chave relevantes para componentes como o LTW-S225DSKS-PH. Existe uma constante busca pormaior eficácia luminosa(mais saída de luz por watt de entrada elétrica), o que melhora a eficiência energética e permite correntes de acionamento mais baixas ou saídas mais brilhantes.Melhoria na reprodução de core uma gama mais ampla de pontos brancos disponíveis (CCT - Temperatura de Cor Correlata) são tendências, especialmente para LEDs brancos.Miniaturizaçãopersiste, permitindo tamanhos de pacote ainda menores com desempenho comparável ou melhor. Além disso,confiabilidade e longevidade aprimoradassob condições mais altas de temperatura e umidade são objetivos de desenvolvimento contínuos, expandindo os ambientes de aplicação potenciais para LEDs SMD. A integração de múltiplas funções (como múltiplas cores ou até drivers integrados) em pacotes únicos também representa uma tendência significativa no projeto de componentes.