Ficha Técnica do LED SMD LTW-326DSKS-5A - Visão Lateral - Branco & Amarelo - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-326DSKS-5A é um LED SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) de visão lateral e duplo chip, especificamente projetado para aplicações de retroiluminação de LCD. Este componente integra duas tecnologias de semicondutor distintas num único encapsulamento padrão EIA: um chip InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) de ultra-brilho para emissão de luz branca e um chip AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para emissão de luz amarela. O seu propósito principal de projeto é fornecer iluminação de borda eficiente, fiável e compacta para ecrãs de cristais líquidos, onde as restrições de espaço e a distribuição uniforme da luz são críticas. O perfil da lente de emissão lateral está otimizado para direcionar a luz lateralmente através da placa guia de luz, um requisito fundamental para se obter uma iluminação de retroiluminação uniforme. O dispositivo é fornecido em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place de alta velocidade utilizados na fabricação eletrónica moderna.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

As especificações máximas absolutas definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Para o chip branco InGaN, a corrente contínua direta máxima é especificada em 20mA, sendo permitida uma corrente de pico direta de 100mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0.1ms). O chip amarelo AlInGaP partilha o mesmo limite de corrente contínua de 20mA, mas tem uma classificação de corrente de pico inferior de 80mA. A dissipação máxima de potência é de 72mW para o chip branco e 48mW para o chip amarelo, calculada a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Estas classificações são cruciais para a gestão térmica na aplicação final. O dispositivo é classificado para uma gama de temperatura de funcionamento de -20°C a +80°C e uma gama de temperatura de armazenamento de -40°C a +85°C. Uma especificação chave para a montagem é a condição de soldadura por refluxo infravermelho, classificada para uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos, alinhando-se com os perfis comuns de soldadura sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

As características elétricas e ópticas são medidas em condições de teste padrão a Ta=25°C e uma corrente direta (IF) de 5mA. Para o LED branco, a intensidade luminosa (Iv) varia de um mínimo de 28.0 mcd a um máximo de 112.0 mcd. O LED amarelo tem uma gama Iv inferior, de 7.1 mcd a 71.0 mcd. O ângulo de visão típico (2θ1/2) para ambas as cores é de 130 graus, proporcionando um padrão de emissão amplo adequado para difusão de retroiluminação. A tensão direta (VF) é tipicamente 2.55V para o branco (máx. 3.15V) e 2.0V para o amarelo (máx. 2.4V). A corrente reversa (IR) é limitada a um máximo de 10 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V; é crucial notar que o dispositivo não foi projetado para funcionar sob polarização reversa. As características ópticas do LED amarelo são ainda definidas por um comprimento de onda de emissão de pico típico (λP) de 591 nm, um comprimento de onda dominante (λd) de 590 nm e uma meia-largura espectral (Δλ) de 15 nm. As coordenadas de cromaticidade são tipicamente x=0.3, y=0.3 no diagrama CIE 1931 para as condições de teste especificadas.

3. Explicação do Sistema de Binagem

O produto utiliza um sistema abrangente de binagem para categorizar os LEDs com base em parâmetros de desempenho chave, garantindo consistência dentro de um lote de produção. Isto é essencial para aplicações que requerem cor e brilho uniformes.

3.1 Binagem da Tensão Direta (VF) para LED Branco

Os LEDs brancos são classificados em três bins VF (A, B, C) com base na sua tensão direta a IF=5mA. O Bin A cobre 2.55V a 2.75V, o Bin B cobre 2.75V a 2.95V e o Bin C cobre 2.95V a 3.15V. Uma tolerância de ±0.1V é aplicada a cada bin.

3.2 Binagem da Intensidade Luminosa (Iv)

Existem tabelas de binagem Iv separadas para LEDs brancos e amarelos. Para branco: Bin N (28.0-45.0 mcd), Bin P (45.0-71.0 mcd), Bin Q (71.0-112.0 mcd). Para amarelo: Bin K (7.10-11.2 mcd), Bin L (11.2-18.0 mcd), Bin M (18.0-28.0 mcd), Bin N (28.0-45.0 mcd), Bin P (45.0-71.0 mcd). Uma tolerância de ±15% é aplicada a cada bin de intensidade.

3.3 Binagem do Tom (Cromaticidade)

A binagem do tom, aplicável à cor relevante do LED, utiliza as coordenadas de cromaticidade CIE 1931. Seis bins são definidos (S1 a S6), cada um especificando uma área quadrilátera no gráfico de coordenadas (x, y). As coordenadas de cada canto destes quadriláteros são listadas com precisão na ficha técnica. Uma tolerância de ±0.01 é aplicada a cada coordenada do bin de tom.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas e ópticas, que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, eles normalmente incluem a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF), que é não linear e crucial para o projeto do circuito de acionamento. Outra curva padrão mostra a intensidade luminosa (Iv) em função da corrente direta (IF), ilustrando como a saída escala com a corrente de acionamento e destacando a queda de eficiência a correntes mais elevadas. A relação entre a intensidade luminosa e a temperatura ambiente também é crítica, uma vez que a saída do LED geralmente diminui com o aumento da temperatura da junção. Para o LED amarelo, um gráfico de distribuição espectral mostraria tipicamente a intensidade relativa em função do comprimento de onda, centrado no pico de 590-591 nm, com a meia-largura de 15 nm definindo a pureza da cor.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Dispositivo e Pinagem

O LED está em conformidade com o contorno padrão de encapsulamento EIA. A lente de visão lateral é uma característica mecânica chave. A atribuição dos pinos está claramente definida: o Pino C2 é para o chip InGaN verde/branco, e o Pino C1 é para o chip AlInGaP amarelo. Todas as dimensões no desenho do encapsulamento estão em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0.10 mm, salvo indicação em contrário. Estes dados dimensionais precisos são necessários para criar footprints de PCB precisos e garantir um encaixe adequado na montagem.

5.2 Design Sugerido das Pastilhas de Solda e Polaridade

A ficha técnica fornece as dimensões sugeridas para as pastilhas de solda, de modo a garantir uma junta de solda fiável e um alinhamento adequado durante o refluxo. Também indica a direção de soldadura sugerida em relação à orientação da bobina de fita, o que pode ajudar a otimizar o processo de colocação. A identificação correta da polaridade durante a colocação é vital, uma vez que a instalação inversa impedirá o LED de acender.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura por Refluxo

O dispositivo é totalmente compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR). A condição máxima absoluta é de 260°C durante 10 segundos. Um perfil de refluxo sugerido está implícito, que normalmente inclui uma zona de pré-aquecimento, uma zona de imersão térmica, uma zona de refluxo com uma temperatura de pico e tempo acima do líquido (TAL) controlados, e uma zona de arrefecimento controlada. Aderir a um perfil que não exceda o limite de 260°C/10s é crucial para evitar danos na lente de epóxi do LED e nas ligações internas dos fios.

6.2 Limpeza e Manuseamento

A limpeza deve ser realizada com cuidado. Apenas devem ser utilizados produtos químicos especificados. A ficha técnica recomenda a imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto, se a limpeza for necessária. Produtos químicos não especificados podem danificar o material do encapsulamento. Uma nota crítica de manuseamento enfatiza a proteção contra Descarga Eletrostática (ESD). Embora nem sempre sejam considerados altamente sensíveis à ESD como alguns circuitos integrados, os LEDs podem ser danificados por eletricidade estática e surtos. Recomenda-se a utilização de uma pulseira antiestática ou luvas antiestáticas, e garantir que todo o equipamento está devidamente aterrado.

6.3 Condições de Armazenamento

As condições de armazenamento diferem consoante a embalagem sensível à humidade esteja selada ou aberta. Quando o saco selado original (com dessecante) está intacto, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR) e utilizados dentro de um ano. Uma vez aberto o saco à prova de humidade, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% de HR. É fortemente recomendado que os dispositivos removidos da sua embalagem original sejam submetidos a refluxo IR dentro de uma semana. Para armazenamento a longo prazo fora do saco original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante ou num dessecador purgado com azoto para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

O produto é fornecido em formato de fita e bobina compatível com montagem automática. A largura da fita é de 8mm. As bobinas têm um diâmetro de 7 polegadas e contêm tipicamente 3000 peças por bobina. Para quantidades de encomenda que não sejam múltiplos de 3000, é especificada uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para os restantes. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA 481. Notas de qualidade chave para a bobina incluem: os compartimentos vazios de componentes são selados com fita de cobertura, e o número máximo de componentes (lâmpadas) em falta consecutivos na bobina é de dois.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Alvo

A aplicação primária e projetada para o LTW-326DSKS-5A é como fonte de luz de borda para unidades de retroiluminação de LCD (BLUs) em eletrónica de consumo e industrial. Isto inclui monitores, televisores, ecrãs de portáteis, painéis de instrumentos e sinalização. A lente de visão lateral é especificamente projetada para acoplar a luz eficientemente na borda de uma placa guia de luz (LGP), que depois distribui a luz uniformemente pela área de visualização usando microestruturas ou padrões difusores.

8.2 Considerações de Projeto do Circuito

Os projetistas devem implementar mecanismos de limitação de corrente apropriados, uma vez que os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um simples resistor em série é comum para aplicações de baixa corrente, mas drivers de corrente constante são recomendados para melhor estabilidade e longevidade, especialmente quando a uniformidade do brilho é crítica. O circuito deve respeitar as especificações máximas absolutas para corrente direta, tensão reversa e dissipação de potência. A gestão térmica também é importante; embora o próprio encapsulamento dissipe calor, garantir uma área de cobre de PCB adequada ou vias térmicas pode ajudar a manter uma temperatura de junção mais baixa, preservando a saída de luz e a vida útil do dispositivo.

8.3 Considerações de Projeto Óptico

O ângulo de visão de 130 graus deve ser considerado no projeto óptico do sistema de guia de luz e difusor. A distância da superfície emissora do LED até a borda da placa guia de luz, bem como a utilização de fita refletiva em torno do LED, podem impactar significativamente a eficiência de acoplamento e a formação de pontos quentes. A utilização de um LED de duas cores (branco e amarelo) neste encapsulamento sugere aplicações onde a mistura de cores ou o ajuste específico da temperatura de cor possam ser necessários, controlados pelo acionamento independente dos dois chips.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A característica diferenciadora chave deste componente é a sua geometria de lente de visão lateral combinada com uma configuração de duplo chip (branco/amarelo) numa pegada SMD padrão. Comparados com LEDs de emissão superior, os emissores laterais são inerentemente mais adequados para aplicações de retroiluminação iluminada por borda, uma vez que direcionam a luz para o plano da placa guia de luz em vez de perpendicularmente a ela, reduzindo perdas ópticas. A integração de duas cores permite flexibilidade de projeto não disponível em encapsulamentos de emissão lateral de cor única. A utilização de InGaN para branco e AlInGaP para amarelo representa tecnologias de semicondutor padrão e fiáveis para estas cores respetivas, oferecendo boa eficiência e estabilidade.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar os chips branco e amarelo simultaneamente na sua corrente contínua máxima de 20mA cada?

R: Sim, mas deve considerar a dissipação total de potência. O chip branco dissipa até 72mW e o amarelo até 48mW, totalizando 120mW. O projeto térmico do PCB deve gerir esta carga térmica combinada.

P: Qual é o propósito dos códigos de binagem?

R: A binagem garante consistência elétrica e óptica. Para uma retroiluminação uniforme, normalmente especificaria LEDs dos mesmos bins de Iv e Tom para evitar variações visíveis de brilho ou cor ao longo do ecrã.

P: A ficha técnica menciona uma classificação de "corrente direta de pico". Posso usar isto para dimmerização PWM?

R: Sim, a classificação de corrente de pico (100mA para branco, 80mA para amarelo sob ciclo de trabalho 1/10, pulso de 0.1ms) permite um sobreacionamento breve, que pode ser usado em certos esquemas de dimmerização PWM para alcançar uma gama dinâmica mais ampla. No entanto, a corrente média ao longo do tempo ainda deve respeitar a classificação de corrente direta contínua, e o circuito de acionamento deve ser cuidadosamente projetado para fornecer pulsos de corrente limpos e rápidos.

P: Quão crítico é o prazo de 1 semana para refluxo após abrir o saco de barreira à humidade?

R: É uma recomendação forte para evitar defeitos induzidos por humidade. Se o prazo for excedido, os LEDs devem ser pré-aquecidos (baked) de acordo com o perfil apropriado do nível de sensibilidade à humidade (MSL) antes do refluxo para remover a humidade absorvida.

11. Exemplo Prático de Aplicação

Um caso de uso típico é num ecrã tátil industrial de 7 polegadas. O projeto exige uma retroiluminação iluminada por borda com alta uniformidade e uma temperatura de cor específica. O engenheiro seleciona o LED LTW-326DSKS-5A. Projeta um PCB com 12 LEDs colocados ao longo da borda inferior da cavidade do ecrã. O layout das pastilhas de solda segue as dimensões sugeridas na ficha técnica. Um circuito integrado driver de corrente constante é selecionado para fornecer 5mA estáveis a cada série de LEDs. Para alcançar o ponto de branco desejado de 4500K, o projetista decide acionar apenas os chips brancos InGaN. Especifica todos os LEDs do bin de Tom S3 e do bin de Intensidade Luminosa P para garantir consistência de cor e brilho. Durante a montagem, a embalagem de fita e bobina é utilizada com uma máquina automática de pick-and-place. A placa passa por um processo de refluxo sem chumbo com uma temperatura de pico cuidadosamente controlada abaixo de 260°C. Após a montagem, a placa guia de luz e os filmes ópticos são montados por cima, resultando numa retroiluminação brilhante e uniforme para o LCD.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do chip LED, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O chip InGaN tem uma banda proibida mais larga, projetada para emitir luz azul. Esta luz azul excita então um revestimento de fósforo dentro do encapsulamento, que converte parte da luz azul para comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho), resultando na perceção de luz branca — um método conhecido como branco convertido por fósforo. O chip AlInGaP tem uma banda proibida mais estreita, emitindo luz diretamente na região amarela/âmbar do espetro sem necessidade de conversão por fósforo. A lente de visão lateral é feita de epóxi ou silicone moldado que molda o padrão de saída de luz.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência na retroiluminação para LCDs, particularmente em eletrónica de consumo, tem sido a miniaturização e maior eficiência. Isto impulsiona o desenvolvimento de LEDs com maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), permitindo menos LEDs ou correntes de acionamento mais baixas para alcançar o mesmo brilho, poupando energia e reduzindo calor. Há também uma tendência para melhor cobertura da gama de cores, frequentemente usando LEDs com espetros de emissão mais estreitos ou combinando várias cores primárias (RGB). Embora este produto específico use uma combinação branco+amarelo, outras soluções podem usar LED azul + fósforo vermelho ou múltiplos chips monocromáticos. Para ecrãs muito finos, o acoplamento óptico preciso do LED de emissão lateral a placas guia de luz cada vez mais finas continua a ser um desafio de engenharia chave. Além disso, o surgimento de retroiluminações Mini-LED iluminadas diretamente, que usam matrizes de LEDs de emissão superior muito pequenos atrás do painel, representa um caminho tecnológico alternativo para ecrãs de alto alcance dinâmico (HDR), embora soluções iluminadas por borda como a que este LED permite permaneçam dominantes para aplicações sensíveis ao custo e com restrições de espaço.