Ficha Técnica do LED SMD LTW-C19DZDS5-NB - Chip Branco InGaN - 10mA - 36mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-C19DZDS5-NB é uma lâmpada LED de montagem em superfície (SMD) projetada para aplicações eletrónicas modernas que exigem miniaturização e alta fiabilidade. Pertence a uma família de componentes especificamente concebidos para processos de montagem automatizada de placas de circuito impresso (PCB), tornando-o ideal para fabricação em grande volume. O seu fator de forma compacto atende às necessidades de projetos com restrições de espaço, prevalecentes na eletrónica portátil e embebida contemporânea.

1.1 Vantagens e Características Principais

Este LED oferece várias vantagens-chave que contribuem para a sua ampla aplicabilidade. É totalmente conforme com a diretiva Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), garantindo o cumprimento das normas ambientais internacionais. O dispositivo utiliza um material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) ultrabrilhante para produzir luz branca, oferecendo alta eficiência luminosa. O seu encapsulamento é compatível com os contornos padrão da indústria EIA, facilitando a integração em bibliotecas de design e linhas de montagem existentes. Além disso, foi concebido para ser compatível com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR), que é o padrão para a montagem de tecnologia de montagem em superfície. Os componentes são fornecidos em fita de 8mm montada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, que é a embalagem padrão para equipamentos de pick-and-place automatizados.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

A versatilidade deste LED SMD torna-o adequado para um amplo espetro de equipamentos eletrónicos. As principais áreas de aplicação incluem dispositivos de telecomunicações, como telefones sem fios e telemóveis, plataformas informáticas, como computadores portáteis, e sistemas de infraestrutura de rede. Também é comumente utilizado em vários eletrodomésticos e eletrónica de consumo para indicação de estado e retroiluminação. Os usos funcionais específicos abrangem a retroiluminação de teclados ou teclados numéricos, indicadores de estado e energia, iluminação para micro-displays e luminárias gerais de sinal ou símbolo em ambientes interiores.

2. Dimensões do Encapsulamento e Especificações Mecânicas

O LED apresenta uma lente amarela com uma tampa preta. As dimensões mecânicas precisas são fornecidas nos desenhos originais da ficha técnica, com todas as medidas especificadas em milímetros. A tolerância padrão para estas dimensões é de ±0,1 mm, salvo indicação em contrário no desenho. Este nível de precisão garante uma colocação e soldadura consistentes durante a montagem automatizada. O encapsulamento foi concebido para ser um chip LED superfino, contribuindo para o baixo perfil dos produtos finais.

3. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva em Profundidade

Todas as classificações e características são especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, que é a condição de referência padrão para testes de dispositivos semicondutores.

3.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam a operação contínua. As classificações absolutas máximas para o LTW-C19DZDS5-NB são as seguintes: A dissipação máxima de potência é de 36 miliwatts (mW). A corrente direta de pico, quando pulsada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms, não deve exceder 50 mA. A corrente direta contínua máxima em DC é de 10 mA. O dispositivo pode suportar um limiar de descarga eletrostática (ESD) de 2000 Volts usando o Modelo do Corpo Humano (HBM). A faixa de temperatura de operação permitida é de -20°C a +80°C, enquanto a faixa de temperatura de armazenamento é mais ampla, de -40°C a +85°C. O componente pode suportar uma condição de soldadura infravermelha com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos.

3.2 Perfil de Refluxo IR Sugerido para Processo sem Chumbo

É fornecido um perfil de soldadura por refluxo recomendado para garantir juntas de solda fiáveis sem danificar o LED. O perfil inclui tipicamente uma fase de pré-aquecimento, uma etapa de imersão térmica, uma zona de refluxo com uma temperatura de pico controlada e um período de arrefecimento. A adesão a este perfil, particularmente à temperatura de pico máxima de 260°C e ao tempo acima do líquido, é crítica para manter a integridade do dispositivo e a fiabilidade a longo prazo.

3.3 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros definem o desempenho típico do LED em condições normais de operação. A intensidade luminosa (Iv) varia de um mínimo de 18,0 milicandelas (mcd) a um máximo de 45,0 mcd quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 5 mA. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo onde a intensidade cai para metade do seu valor de pico, é de 50 graus. As coordenadas de cromaticidade no diagrama CIE 1931 são tipicamente x=0,270 e y=0,260 a 5mA. A tensão direta (VF) varia de 2,40V (mín.) a 3,20V (máx.), com um valor típico de 2,70V a IF=5mA. A corrente inversa (IR) é especificada como um máximo de 10 microamperes (µA) quando uma tensão inversa (VR) de 5V é aplicada. É importante notar que esta condição de tensão inversa é apenas para fins de teste; o LED não foi concebido para operar em polarização inversa.

4. Explicação do Sistema de Classificação por Lotes (Bin Rank)

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados em lotes de desempenho com base em parâmetros-chave. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos para a sua aplicação.

4.1 Classificação da Tensão Direta (VF)

Os LEDs são classificados de acordo com a sua queda de tensão direta a uma corrente de teste de 5mA. Os códigos de lote e as suas faixas de tensão correspondentes são: A10 (2,40V - 2,60V), A11 (2,60V - 2,80V), B10 (2,80V - 3,00V) e B11 (3,00V - 3,20V). Aplica-se uma tolerância de ±0,1V a cada lote.

4.2 Classificação da Intensidade Luminosa (IV)

Os componentes são classificados com base na sua saída de luz a 5mA. Os lotes definidos são: M (18,0 mcd - 28,0 mcd) e N (28,0 mcd - 45,0 mcd). Aplica-se uma tolerância de ±15% a cada lote de intensidade luminosa.

4.3 Classificação da Matiz (Cromaticidade)

O ponto de cor, definido pelas coordenadas CIE 1931 (x, y), também é classificado em lotes para controlar a consistência da cor. A ficha técnica define vários lotes de matiz (por exemplo, C01, C1, C2) com limites de coordenadas específicos que formam quadriláteros no diagrama de cromaticidade. Aplica-se uma tolerância de ±0,01 a cada coordenada dentro de um lote.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica original inclui curvas características típicas que fornecem informações valiosas sobre o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas curvas ilustram tipicamente a relação entre a tensão direta e a corrente direta (curva IV), mostrando a natureza exponencial do díodo. Também podem representar a variação da intensidade luminosa com a corrente direta e a dependência da tensão direta da temperatura ambiente. Analisar estas curvas ajuda os designers a compreender os compromissos; por exemplo, alimentar o LED a uma corrente mais alta aumenta a saída de luz, mas também aumenta a dissipação de potência e a temperatura da junção, o que pode afetar a longevidade e o desvio de cor.

6. Diretrizes Mecânicas, de Montagem e Manuseamento

6.1 Layout Recomendado da Pasta de Fixação na PCB

É fornecido um padrão de terra (footprint) sugerido para a PCB para garantir a formação adequada do filete de solda e estabilidade mecânica. Seguir esta recomendação é crucial para obter juntas de solda fiáveis durante o refluxo.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser utilizados produtos químicos especificados. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto. O uso de líquidos químicos não especificados pode danificar o encapsulamento do LED.

6.3 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é essencial para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" (fissuração do encapsulamento) durante a soldadura por refluxo. Quando a bolsa de barreira à humidade está selada, os LEDs devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 90% de Humidade Relativa (HR), com um período de utilização recomendado de um ano. Uma vez aberta a embalagem original, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C ou 60% HR. Para componentes removidos da sua embalagem original (Nível de Sensibilidade à Humidade 3, MSL 3), recomenda-se completar o refluxo IR dentro de uma semana. Para armazenamento mais longo fora da bolsa original, devem ser mantidos num recipiente selado com dessecante. Se armazenados por mais de uma semana, é necessário um cozimento a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura.

6.4 Instruções de Soldadura

Para soldadura por refluxo, recomenda-se um perfil com uma temperatura de pré-aquecimento de 150-200°C, um tempo de pré-aquecimento até 120 segundos, uma temperatura de pico não superior a 260°C e um tempo no pico até 10 segundos (máximo de dois ciclos de refluxo). Para soldadura manual com ferro, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos no máximo (apenas uma vez).

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A embalagem padrão consiste em LEDs colocados em fita transportadora relevada de 8mm de largura. Esta fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina completa contém 4000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, aplica-se uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças para lotes remanescentes. A embalagem segue as especificações ANSI/EIA 481. A fita utiliza uma fita de cobertura para selar os bolsos vazios dos componentes, e o número máximo permitido de lâmpadas em falta consecutivas numa bobina é de duas.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Numa aplicação típica, o LED é alimentado por uma fonte de corrente constante ou através de uma resistência limitadora de corrente ligada em série com uma fonte de tensão. O valor da resistência limitadora de corrente (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte - VF_LED) / IF, onde VF_LED é a tensão direta do LED à corrente desejada IF. Usar o VF máximo da ficha técnica neste cálculo garante que a corrente não excede o limite mesmo com variações entre peças.

8.2 Considerações de Design

Alimentação por Corrente:Operar o LED na ou abaixo da corrente direta DC recomendada de 10mA é crucial para a fiabilidade. Exceder as classificações absolutas máximas, mesmo que brevemente, pode degradar o material semicondutor e reduzir a vida útil.Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB em torno das pastas de solda pode ajudar a dissipar o calor, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando vários LEDs são colocados próximos.Proteção contra ESD:Embora o dispositivo tenha uma classificação ESD HBM de 2000V, as precauções padrão de manuseamento ESD (pulseiras, bancadas aterradas) devem ser sempre seguidas durante a montagem e manuseamento para evitar danos latentes.Design Ótico:O ângulo de visão de 50 graus define o padrão do feixe. Para aplicações que requerem um padrão de radiação diferente, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes, guias de luz).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTW-C19DZDS5-NB diferencia-se pelo uso da tecnologia InGaN para luz branca, que tipicamente oferece maior eficiência e melhor reprodução de cor em comparação com tecnologias mais antigas, como chip azul com fósforo amarelo (embora ainda seja um branco convertido por fósforo). O seu perfil de encapsulamento superfino é uma vantagem-chave para dispositivos ultrafinos. O sistema abrangente de classificação por lotes para tensão, intensidade e cromaticidade fornece aos designers um controlo apertado sobre a consistência do desempenho elétrico e ótico do seu produto final, o que é crítico em aplicações como matrizes de retroiluminação onde a uniformidade é importante.

10. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Posso alimentar este LED a 20mA para maior brilho?

R: Não. A corrente direta contínua DC máxima absoluta é de 10 mA. Exceder esta classificação arrisca danos permanentes e anula quaisquer especificações de fiabilidade. Para maior saída de luz, selecione um lote de LED com maior intensidade luminosa ou um produto classificado para uma corrente mais alta.

P: A tensão direta no meu circuito mede 2,5V, mas a ficha técnica diz que o típico é 2,7V. Isto é normal?

R: Sim, isto está dentro da variação esperada. A tensão direta tem uma faixa especificada (2,4V a 3,2V) e também é classificada em lotes. O seu valor medido cai no lote de tensão A10 ou A11. Projete sempre o seu circuito limitador de corrente para o pior caso de VF máximo para garantir que o limite de corrente nunca seja excedido.

P: Preciso de me preocupar com a sensibilidade à humidade para este componente?

R: Sim. O componente tem classificação MSL 3. Uma vez aberta a bolsa selada original, tem uma semana para completar o processo de soldadura por refluxo em condições padrão de fábrica (≤ 30°C/60% HR). Se este prazo for excedido, é necessário um cozimento antes da soldadura.

P: Posso usar este LED para sinalização exterior?

R: A ficha técnica especifica aplicações incluindo "aplicações de tabuletas interiores". A faixa de temperatura de operação é de -20°C a +80°C. Para uso exterior, deve garantir que as condições ambientais (temperatura, humidade, exposição UV) não excedam estes limites e que a montagem esteja devidamente selada contra a entrada de humidade, o que não é coberto pela ficha técnica deste componente.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar um indicador de estado para um dispositivo médico portátil.O dispositivo tem uma linha de alimentação de 3,3V e requer um indicador branco claro e brilhante. O design exige um único LED alimentado a aproximadamente 5mA para equilibrar visibilidade com consumo de energia.Passos de Design:1. Selecione o LTW-C19DZDS5-NB pelo seu brilho, tamanho pequeno e fiabilidade. 2. Calcule a resistência limitadora de corrente: Usando o VF máximo de 3,2V, R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20 Ohms. Seria usada uma resistência padrão de 20 ohms. 3. No layout da PCB, use o padrão de terra recomendado da ficha técnica. 4. Especifique componentes do lote de intensidade luminosa N e de um lote de matiz específico (por exemplo, C1) para garantir cor e brilho consistentes em todas as unidades de produção. 5. Nas instruções de montagem, enfatize o manuseamento MSL 3 e a vida útil de uma semana após a abertura da bolsa.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa (tipicamente feita de InGaN para LEDs azuis/brancos). 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. Um LED branco, como o LTW-C19DZDS5-NB, usa tipicamente um chip azul InGaN revestido com um fósforo amarelo. Parte da luz azul é convertida pelo fósforo em luz amarela, e a mistura de luz azul e amarela é percebida pelo olho humano como branca.

13. Tendências Tecnológicas

O campo dos LEDs SMD continua a evoluir no sentido de maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor índice de reprodução de cor (CRI) para melhor qualidade de luz e maior densidade de potência em encapsulamentos mais pequenos. Há também uma tendência para tolerâncias de classificação por lotes mais apertadas tanto para cor como para fluxo, para atender às exigências de aplicações como retroiluminação de displays de alta gama e iluminação arquitetónica, onde a uniformidade é crítica. Além disso, os avanços em materiais e designs de encapsulamento visam melhorar o desempenho térmico, permitindo correntes de acionamento mais altas e vidas operacionais mais longas. A integração de eletrónica de controlo (por exemplo, drivers de corrente constante, endereçabilidade) diretamente no encapsulamento do LED é outra tendência significativa, simplificando o design do sistema para aplicações de iluminação inteligente.