Ficha Técnica do LED SMD LTW-C181DS5-GE2 - Altura Superfina de 0,55mm - Branco InGaN - 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece as especificações técnicas completas de um Diodo Emissor de Luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente pertence a uma família de LEDs miniaturizados, projetados especificamente para processos de montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. O LED utiliza um material semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz branca, oferecendo alto brilho num formato compacto.

A filosofia de design principal por trás deste produto é fornecer uma solução de iluminação confiável e de alto desempenho que se integre perfeitamente nos fluxos de trabalho modernos de fabricação eletrónica. A sua compatibilidade com processos de soldadura por refluxo infravermelho (IR) e equipamento automático de pick-and-place torna-o adequado para ambientes de produção de alto volume. A altura ultra-fina do encapsulamento é uma característica fundamental, permitindo a sua utilização em eletrónica de consumo e industrial cada vez mais fina.

1.1 Características

• Conforme com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).
• Perfil extremamente baixo com uma altura de encapsulamento de apenas 0,55 milímetros.
• Utiliza um chip de luz branca InGaN ultrabrilhante.
• Fornecido em embalagem padrão da indústria: fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro.
• Conforme com os contornos padrão de encapsulamento da Electronic Industries Alliance (EIA).
• Compatível eletricamente com níveis lógicos de circuitos integrados (IC).
• Projetado para compatibilidade com sistemas automatizados de colocação de componentes.
• Suporta perfis padrão de soldadura por refluxo infravermelho.

1.2 Aplicações

Este LED é projetado para uma ampla gama de equipamentos eletrónicos. As suas principais áreas de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado em routers, modems e terminais.
• Automação de Escritório:Retroiluminação de teclados, painéis de controlo em impressoras, scanners e fotocopiadoras.
• Eletrónica de Consumo & Eletrodomésticos:Indicadores de energia, modo ou função em dispositivos como colunas inteligentes, televisores e eletrodomésticos de cozinha.
• Equipamento Industrial:Indicadores de estado da máquina, falha ou modo operacional em sistemas de controlo.
• Sinalização Interior & Micro-Displays:Iluminação para símbolos, ícones ou pequenos displays informativos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência (Pd):76 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):100 mA. Esta é a corrente máxima permitida em condições de pulso, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. É significativamente superior à corrente contínua nominal.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para uma operação fiável a longo prazo.
• Gama de Temperatura de Operação (T_opr):-20°C a +105°C. A gama de temperatura ambiente dentro da qual o LED foi projetado para funcionar corretamente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +105°C. A gama de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldadura Infravermelha:260°C durante 10 segundos. O perfil térmico máximo que o encapsulamento pode suportar durante a soldadura por refluxo.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C, I_F=5mA salvo indicação em contrário).

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de 112,0 mcd (milicandela) a 224,0 mcd. Medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE. O valor real é classificado em bins (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida a 0 graus (no eixo). Um ângulo de visão amplo como este proporciona uma iluminação difusa e abrangente, adequada para retroiluminação e indicadores de estado.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Valores típicos são x=0,304, y=0,3005 no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Estas coordenadas definem o ponto de cor percebido da luz branca. Aplicam-se tolerância e classificação em bins (ver Secção 3).
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,70V a 3,15V a 5mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente. É classificada em intervalos específicos (ver Secção 3).
• Corrente Inversa (I_R):Máximo de 2 μA a uma Tensão Inversa (V_R) de 5V. Este parâmetro é principalmente para fins de teste IR; o dispositivo não se destina a operação em polarização inversa.

3. Explicação do Sistema de Classificação em Bins

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados (binned) com base em parâmetros-chave. Isto permite aos designers selecionar componentes que cumpram janelas de desempenho específicas para a sua aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (V_F)

Classificação em I_F= 5mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,1V.

• Código de Bin A: V_F= 2,70V a 2,85V
• Código de Bin B: V_F= 2,85V a 3,00V
• Código de Bin C: V_F= 3,00V a 3,15V

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (I_V)

Classificação em I_F= 5mA. Cada bin tem uma tolerância de ±15%.

• Código de Bin R1: I_V= 112,0 mcd a 146,0 mcd
• Código de Bin R2: I_V= 146,0 mcd a 180,0 mcd
• Código de Bin S1: I_V= 180,0 mcd a 224,0 mcd

3.3 Classificação da Matiz (Cromaticidade)

Definida por limites no diagrama de cromaticidade CIE 1931 (x, y) a I_F= 5mA. Cada bin tem uma tolerância de ±0,01 em ambas as coordenadas x e y. A ficha técnica lista limites quadriláteros específicos para bins como S1-2, S2-2, S3-1 e S4-1. Esta classificação garante consistência de cor entre múltiplos LEDs numa montagem.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED apresenta um design de encapsulamento superfino. A dimensão chave é a altura, que é de 0,55 mm. Todas as outras dimensões do encapsulamento são fornecidas no desenho mecânico detalhado no documento fonte, com uma tolerância padrão de ±0,1 mm salvo indicação em contrário. A cor da lente é amarela, enquanto a própria fonte de luz é um chip branco InGaN.

4.2 Layout Recomendado das Pistas de Montagem no PCB

É fornecido um padrão de pistas (footprint) sugerido para a placa de circuito impresso, de forma a garantir uma soldadura adequada e estabilidade mecânica. Seguir este layout recomendado ajuda a alcançar filetes de solda fiáveis e evita o efeito "tombstoning" ou desalinhamento durante o refluxo.

4.3 Identificação da Polaridade

A polaridade correta é crucial para o funcionamento do LED. A ficha técnica inclui um diagrama que identifica os terminais do ânodo e do cátodo no encapsulamento. Tipicamente, isto é indicado por uma marcação no corpo do componente ou por uma assimetria no footprint do encapsulamento.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Parâmetros de Soldadura por Refluxo Infravermelho

Para processos de soldadura sem chumbo (Pb-free), é recomendado um perfil térmico específico. O parâmetro crítico é uma temperatura de pico no corpo de 260°C, que não deve ser excedida por mais de 10 segundos. O perfil inclui uma fase de pré-aquecimento. É enfatizado que o perfil ótimo depende do design específico do PCB, dos componentes e da pasta de solda utilizada, e deve ser caracterizado para cada aplicação.

5.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, esta deve ser realizada com extremo cuidado. A recomendação é usar uma ponta de ferro de soldar a uma temperatura máxima de 300°C, com o tempo de soldadura limitado a 3 segundos por pista. Isto deve ser feito apenas uma vez para evitar danos térmicos no chip e no encapsulamento do LED.

5.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser utilizados solventes especificados. Métodos aceitáveis incluem imergir o LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente normal por menos de um minuto. A utilização de produtos químicos não especificados pode danificar o material do encapsulamento do LED.

6. Embalagem e Manuseamento

6.1 Especificações da Fita e Bobina

Os componentes são fornecidos numa fita transportadora relevada de 8mm de largura, enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. As quantidades padrão por bobina são de 5000 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Notas importantes de manuseamento incluem: são permitidos no máximo dois componentes em falta consecutivos, e a quantidade mínima encomendável para remanescentes é de 500 peças.

6.2 Condições de Armazenamento

Embalagem Selada:Os LEDs na sua embalagem original, não aberta e à prova de humidade (com dessecante) devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de Humidade Relativa (HR). A vida útil recomendada nestas condições é de um ano.
Embalagem Aberta:Uma vez aberto o saco de barreira à humidade, os componentes ficam expostos à humidade ambiente. Devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% HR. Para componentes que cumprem o Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 2a, recomenda-se completar o processo de refluxo IR dentro de 672 horas (28 dias) após a exposição. Componentes expostos por períodos mais longos devem ser "cozidos" (baked) a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura, para remover a humidade absorvida e prevenir danos de "popcorning" durante o refluxo.

6.3 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

O LED é sensível a descargas eletrostáticas e sobretensões. Devem ser empregues medidas adequadas de controlo de ESD durante o manuseamento e montagem. Isto inclui o uso de pulseiras de aterramento, luvas antiestáticas e garantir que todo o equipamento e superfícies de trabalho estão devidamente aterrados.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Limitação de Corrente

Um resistor externo limitador de corrente é obrigatório quando se alimenta o LED a partir de uma fonte de tensão. O valor do resistor (R_limit) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Usar o V_Fmáximo da ficha técnica (ex., 3,15V) no cálculo garante que a corrente não excede o limite mesmo com uma peça de bin de tensão mais alta. Para uma operação fiável, é aconselhável alimentar o LED na ou abaixo da corrente de teste típica de 5mA, a menos que seja especificamente necessário alto brilho.

7.2 Gestão Térmica

Embora a dissipação de potência seja baixa, um design térmico adequado prolonga a vida útil do LED e mantém a saída de luz. Garanta que o design das pistas do PCB fornece alívio térmico adequado de acordo com o layout recomendado. Em aplicações de alta temperatura ambiente, pode ser necessário reduzir a corrente direta para permanecer dentro dos limites de temperatura da junção.

7.3 Design Ótico

O ângulo de visão de 130 graus produz um padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano. Para aplicações que requerem um feixe mais focado, seriam necessárias óticas secundárias (lentes ou guias de luz). A lente amarela atua como um fósforo conversor de cor para o chip azul InGaN criar luz branca, e as suas propriedades são integrais para a cromaticidade final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal característica diferenciadora deste LED é a suaaltura ultra-fina de 0,55mm. Isto torna-o uma escolha convincente para dispositivos modernos ultra-finos como smartphones, tablets e eletrónica vestível onde a altura (z-height) é severamente restringida. Comparado com encapsulamentos de LED padrão que podem ter 0,6mm ou mais, este componente oferece uma redução direta na espessura da montagem. Além disso, a sua combinação de alto brilho (até 224 mcd a 5mA) e ângulo de visão amplo num encapsulamento tão fino é um feito de engenharia significativo, equilibrando desempenho ótico com minimalismo mecânico.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso alimentar este LED continuamente a 20mA?
R: Sim, 20mA é a corrente direta contínua máxima nominal. Para a maior longevidade e desempenho estável, recomenda-se operar a uma corrente mais baixa, como 5-10mA.

P: Qual é a diferença entre os bins de intensidade R1, R2 e S1?
R: Estes bins representam diferentes intervalos de saída luminosa. S1 é o bin mais brilhante (180-224 mcd), R2 é de gama média (146-180 mcd) e R1 é o bin padrão (112-146 mcd). Selecionar um bin mais alto garante maior saída de luz para uma dada corrente.

P: Quão crítica é a vida útil de 672 horas após abrir o saco?
R: É muito importante para a fiabilidade. Exceder este tempo de exposição sem um ciclo de "bake" antes do refluxo pode levar à delaminação interna do encapsulamento ou fissuras devido à rápida vaporização da humidade absorvida durante a soldadura (efeito "popcorn").

P: Por que a classificação de corrente inversa é apenas para fins de teste?
R: O LED é um díodo e não foi projetado para operar em polarização inversa num circuito. A classificação de tensão inversa de 5V é uma condição de teste para verificar a corrente de fuga, não uma diretriz operacional. Garanta sempre a polaridade correta no circuito.

10. Princípios de Operação

Este LED opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A região ativa é composta por InGaN. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do díodo (V_F) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num LED branco, esta recombinação na camada de InGaN tipicamente produz luz azul. Um revestimento de fósforo (contido na lente amarela) absorve uma parte desta luz azul e reemite-a como luz amarela. A mistura da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. As proporções específicas e a composição do fósforo determinam as coordenadas exatas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE.

11. Tendências da Indústria

O desenvolvimento deste componente reflete várias tendências-chave na optoeletrónica:Miniaturizaçãocontinua a ser um fator dominante, levando as alturas de encapsulamento abaixo de 0,5mm.Aumento da Eficiênciaé perpétuo, com novos designs de chip e fósforos a oferecer mais lúmens por watt (lm/W).Consistência de Cor e Classificação em Binstornaram-se mais sofisticados, com bins mais apertados (como os quadriláteros de matiz definidos) permitindo uma melhor correspondência de cor em matrizes multi-LED para displays e iluminação. Finalmente,compatibilidade de fabricopermanece essencial, com componentes otimizados para linhas SMT totalmente automatizadas e de alta velocidade, e robustos o suficiente para perfis de refluxo sem chumbo, como evidenciado pelas diretrizes de soldadura detalhadas fornecidas.