Folha de Dados Técnica do LED SMD LTSA-S020ZWETA - Fonte Branca com Lente Amarela - 30mA - 100mW

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações do LTSA-S020ZWETA, um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). Este componente foi projetado para processos automatizados de montagem em placas de circuito impresso (PCB) e é adequado para aplicações com restrições de espaço em diversos segmentos de equipamentos eletrónicos.

1.1 Características

• Conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).
• Embalado em fita de 12mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro para manuseio automatizado.
• Pré-condicionado para o Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 2a da JEDEC.
• Qualificação referenciada à norma AEC-Q101 Rev D, padrão para componentes semicondutores discretos.
• Contorno de embalagem padrão EIA (Electronic Industries Alliance).
• Níveis de acionamento compatíveis com circuitos integrados (I.C.).
• Compatível com equipamentos automáticos padrão de pick-and-place.
• Adequado para processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR).

1.2 Aplicações

Este LED destina-se a uma ampla variedade de equipamentos eletrónicos. A folha de dados menciona especificamente aplicações em veículos de engenharia para funções acessórias. As suas características gerais tornam-no adequado para eletrónica de consumo, indicadores e retroiluminação onde se deseja uma fonte de luz branca com tonalidade amarela na saída.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. O funcionamento nestas condições não é garantido.

• Dissipação de Potência (Pd):100 mW. Esta é a potência máxima que a embalagem pode dissipar na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):50 mA. Esta é a corrente instantânea máxima, tipicamente especificada em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para gerir o stress térmico.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima para operação confiável.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +100°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo foi projetado para funcionar.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento sem operação.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):180 - 450 mcd (milicandela) a uma corrente de teste (I_F) de 2 mA. Mede o brilho percebido numa direção específica. A ampla faixa indica que é utilizado um sistema de classificação (ver Secção 3).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (no eixo), indicando um padrão de visão amplo.
• Coordenadas Cromáticas (x, y):x=0.3197, y=0.3131 a I_F=2 mA. Estas coordenadas CIE 1931 definem o ponto de cor da luz branca num diagrama de cromaticidade.
• Tensão Direta (V_F):2.25 - 2.95 V a I_F=2 mA. A queda de tensão no LED quando conduz corrente. Um sistema de classificação também é aplicado aqui.
• Tensão Reversa (V_Z):6 - 8 V a I_Z=10 mA. Esta é a tensão Zener ou de ruptura.Importante:O dispositivo não foi projetado para operação reversa; este parâmetro é apenas para fins de teste IR.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA (máx.) a V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando uma polarização reversa é aplicada.
• Tensão Suportada de ESD:2000 V (Modelo do Corpo Humano). Indica um nível moderado de proteção contra descargas eletrostáticas.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção, os LEDs são classificados ("binned") com base em parâmetros-chave. O LTSA-S020ZWETA utiliza um sistema de três códigos: Vf / Iv / Cor (ex.: E3 / S2 / LL).

3.1 Classificação da Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são categorizados em classes (E1 a E7) com base na sua tensão direta a 2 mA. Cada classe tem uma faixa de 0.1V, com uma tolerância geral de ±0.1V por classe. Por exemplo, a classe E3 cobre Vf de 2.45V a 2.55V.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

Os LEDs são classificados em classes (S1, S2, T1, T2) com base no seu brilho a 2 mA. As classes representam níveis crescentes de intensidade, sendo a classe T2 a que oferece a maior saída (355-450 mcd). A tolerância em cada classe é de ±11%.

3.3 Classificação da Cor (Cromaticidade)

Este é o parâmetro de classificação mais complexo. Os LEDs são classificados com base nas suas coordenadas cromáticas CIE (x, y) medidas a 2 mA. A folha de dados fornece uma tabela detalhada com códigos de classe (ex.: JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) definidos por regiões quadriláteras no diagrama de cromaticidade. Cada região é especificada por quatro pontos de coordenadas (x, y). A tolerância para o matiz (x, y) dentro de uma classe é de ±0.01. Um gráfico do diagrama de cromaticidade é tipicamente incluído para visualizar estas classes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui curvas características típicas para auxiliar na compreensão do projeto.

4.1 Distribuição Espacial

Um diagrama polar (Fig. 2) ilustra o padrão de radiação espacial do LED. O ângulo de visão de 120 graus é confirmado por esta curva, mostrando como a intensidade da luz varia com o ângulo em relação ao eixo central. Isto é crucial para aplicações que requerem padrões de iluminação específicos.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED está conforme um contorno de embalagem SMD padrão. As dimensões-chave incluem o tamanho do corpo, o espaçamento dos terminais e a altura total. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância típica de ±0.2 mm, salvo indicação em contrário. A cor da lente é amarela, enquanto o material do chip da fonte de luz é InGaN, produzindo luz branca.

5.2 Recomendação de Pads de Montagem na PCB

É fornecido um diagrama da pegada mostrando o layout recomendado dos pads de cobre na PCB para uma soldagem confiável. Isto inclui o tamanho, forma e espaçamento dos pads para garantir a formação adequada da junta de solda durante o refluxo e uma boa adesão mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de refluxo infravermelho sugerido para processos de solda sem chumbo (Pb-free), alinhado com a norma J-STD-020. Este perfil define os parâmetros críticos para o forno de refluxo: temperatura e tempo de pré-aquecimento, taxa de aquecimento, temperatura de pico, tempo acima do líquido (TAL) e taxa de arrefecimento. Aderir a este perfil é essencial para prevenir danos térmicos na embalagem do LED.

6.2 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, apenas devem ser utilizados produtos químicos especificados. A folha de dados recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar o material da embalagem do LED.

6.3 Condições de Armazenamento

• Embalagem Selada:Armazenar a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa (HR). O produto tem uma vida útil de um ano quando armazenado na sua bolsa original à prova de humidade com dessecante.
• Embalagem Aberta:Para componentes removidos da sua embalagem original, o ambiente de armazenamento não deve exceder 30°C e 60% HR. É fortemente recomendado que estes componentes com "vida útil no chão" (floor life) sejam submetidos à soldagem por refluxo IR dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição, para evitar danos induzidos por humidade ("popcorning") durante o refluxo.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada padrão da indústria.

• Largura da Fita:12 mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas.
• Quantidade por Bobina:2000 unidades.
• Quantidade Mínima de Embalagem:500 unidades para quantidades remanescentes.
• A embalagem está conforme às especificações EIA-481-1-B. A fita é selada com uma fita de cobertura, e há uma tolerância máxima de dois componentes em falta consecutivos.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é adequado para luzes indicadoras gerais, mostradores de estado e retroiluminação em eletrónica de consumo e industrial. A sua menção específica em acessórios para veículos de engenharia sugere uso em indicadores de painel de instrumentos, retroiluminação de painéis de controlo ou iluminação de acessórios exteriores onde se deseja uma luz branca com tonalidade amarela por razões estéticas ou requisitos funcionais específicos.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um circuito de acionamento de corrente constante. Não ligue diretamente a uma fonte de tensão. A corrente contínua DC máxima é de 30 mA.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa (100mW máx.), garantir uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas pode ajudar a manter temperaturas de junção mais baixas, promovendo longevidade e estabilidade na saída de luz.
• Precauções com ESD:Embora classificado para 2kV HBM, devem ser observadas as precauções padrão de manuseio de ESD durante a montagem.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma dispersão ampla. Para luz focada, seriam necessárias ópticas secundárias (lentes, guias de luz).

9. Precauções e Notas de Confiabilidade

Os LEDs descritos destinam-se a equipamentos eletrónicos comuns. Para aplicações que requerem confiabilidade excecional onde uma falha pode colocar em risco vidas ou saúde (ex.: aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança de transporte), consulta e qualificação específicas além desta folha de dados padrão são obrigatórias. O dispositivo não foi projetado para operação com tensão reversa no circuito de aplicação.

10. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED posiciona-se como um componente SMD de uso geral e custo-benefício. Diferenciais-chave incluem a sua combinação específica de cor branca com lente amarela, referência de qualificação à AEC-Q101 (comum em contextos automotivos) e pré-condicionamento para MSL 2a para melhor resistência à humidade durante a soldagem. Comparado com LEDs de ultra-alto brilho ou de ângulo estreito, oferece uma combinação equilibrada de brilho adequado, ângulo de visão muito amplo e características de confiabilidade padrão adequadas para aplicações comerciais de volume.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre a cor da lente e a cor da fonte?

R: A cor da fonte (Branca, de um chip InGaN) é a luz gerada internamente. A lente amarela atua como um filtro/encapsulante, tingindo a luz final emitida, resultando numa aparência de branco quente ou branco amarelado.

P: Como seleciono a classe correta para a minha aplicação?

R: Para aplicações onde a consistência de cor é crítica (ex.: matrizes de múltiplos LEDs), especifique uma classe de cor apertada (ex.: LL) e potencialmente uma classe de Vf apertada. Para indicadores únicos onde o brilho absoluto é fundamental, especifique uma classe de Iv mais alta (T1 ou T2). O seu distribuidor pode informar quais as classes disponíveis em stock.

P: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sim, 30mA é a corrente contínua DC máxima nominal. No entanto, para uma longevidade ótima e para considerar aumentos de temperatura ambiente, é frequentemente recomendado acionar a uma corrente mais baixa (ex.: 20mA), o que ainda fornecerá brilho suficiente para muitas aplicações.

P: Porque é que a condição de armazenamento após abrir a bolsa é tão rigorosa (168 horas)?

R: As embalagens SMD podem absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, causando delaminação interna ou fissuras ("popcorning"). A vida útil no chão de 168 horas é o tempo máximo de exposição seguro para componentes classificados como MSL 2a antes de terem de ser reaquecidos para remover a humidade.

12. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um controlador industrial.O painel requer múltiplos LEDs para mostrar estado de energia, falha e espera. O projetista escolhe o LTSA-S020ZWETA pelo seu amplo ângulo de visão, garantindo visibilidade de vários ângulos na sala de controlo. Para garantir brilho e cor uniformes em todos os indicadores, o projetista especifica uma única classe de intensidade luminosa (ex.: T2) e uma única classe de cor (ex.: LL) na lista de materiais (BOM). É escolhida uma corrente constante de 20mA para cada LED, utilizando um resistor simples calculado a partir da Vf típica (da classe Vf escolhida, ex.: 2.5V da classe E3) e da tensão de alimentação. O layout da PCB segue a pegada de pads recomendada, e a casa de montagem utiliza o perfil de refluxo IR sem chumbo fornecido. Os componentes são utilizados dentro da vida útil no chão de 168 horas após a abertura da bolsa.

13. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Díodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica os atravessa. Este fenómeno chama-se eletroluminescência. No LTSA-S020ZWETA, a região ativa é feita de materiais de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que são projetados para emitir fotões no espectro azul/ultravioleta. Uma camada de fósforo dentro da embalagem absorve uma parte desta luz primária e re-emite-a como luz amarela. A combinação da luz azul restante e da luz amarela convertida resulta na perceção de luz branca. A lente externa de epóxi com tonalidade amarela modifica ainda mais a temperatura de cor e fornece proteção ambiental e modelação mecânica do feixe de luz.

14. Tendências Tecnológicas

A indústria optoeletrónica continua a avançar em várias áreas-chave relevantes para tais componentes: aumento da eficácia luminosa (mais saída de luz por watt de entrada elétrica), melhoria do índice de reprodução de cor (CRI) para LEDs brancos e maior confiabilidade em condições ambientais adversas (temperatura e humidade mais elevadas). As tendências de embalagem incluem miniaturização, substratos melhorados de gestão térmica e controlo óptico mais preciso integrado na embalagem. Além disso, há um forte impulso para níveis mais elevados de padronização em testes, classificação (binning) e qualificação de confiabilidade (como a AEC-Q101) para atender às exigências dos mercados automotivo e industrial.