Ficha Técnica do LED SMD LTSA-S089ZWETU - Lente Amarela Luz Branca - 50mA - 170mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTSA-S089ZWETU é um diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso (PCB) e aplicações onde o espaço é uma restrição crítica. Este componente utiliza um semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz branca, que é então filtrada através de uma lente amarela. Foi projetado para confiabilidade e desempenho numa variedade de equipamentos eletrónicos.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Conformidade Ambiental:O produto está em conformidade com a diretiva Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS).
• Embalagem para Automação:Fornecido em fita de 8mm em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, facilitando processos de montagem pick-and-place de alta velocidade.
• Sensibilidade à Humidade:Pré-condicionado para atender ao Nível de Sensibilidade à Humidade 2a da JEDEC, garantindo confiabilidade durante o processo de soldagem por refluxo.
• Qualificação Automotiva:O processo de qualificação referencia a norma AEC-Q102, que é o teste de qualificação por estresse para semicondutores optoeletrónicos discretos em aplicações automotivas.
• Embalagem Padronizada:Apresenta um contorno de embalagem padrão EIA (Electronic Industries Alliance).
• Compatibilidade:O dispositivo é compatível com C.I. (Circuito Integrado) e adequado para uso com equipamentos de colocação automática.
• Processo de Soldagem:Compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelhos (IR), que é o padrão para montagem sem chumbo.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

O mercado-alvo principal para este LED é a indústria automotiva, especificamente para aplicações em acessórios. O seu design robusto e qualificação tornam-no adequado para as condições ambientais exigentes encontradas nos veículos. Casos de uso potenciais incluem iluminação interior, indicadores no painel de instrumentos, retroiluminação de interruptores e outras funções de iluminação não críticas dentro da cabine do veículo.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva em Profundidade

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):170 mW. Esta é a quantidade máxima de energia que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem exceder os seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável a longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +100°C. Esta ampla faixa garante funcionalidade em ambientes severos, desde arranques a frio até compartimentos de motor quentes.

2.2 Características Térmicas

A gestão térmica é crucial para o desempenho e vida útil do LED. Temperatura de junção excessiva leva à degradação da saída de luz e falha acelerada.

• Resistência Térmica, Junção-Ambiente (R_θJA):400 °C/W (Típico). Medido num substrato FR4 com uma almofada de cobre de 16mm², este valor indica a eficácia com que o calor viaja da junção semicondutora para o ar circundante. Um valor mais baixo é melhor.
• Resistência Térmica, Junção-Ponto de Solda (R_θJS):220 °C/W (Típico). Esta é frequentemente uma métrica mais útil para o projeto, pois mede a resistência da junção até às almofadas da PCB, onde o calor é principalmente conduzido. Este valor é crítico para calcular a temperatura real da junção durante a operação.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J):125 °C. O limite superior absoluto para a temperatura na junção semicondutora.

2.3 Características Eletro-Óticas a 25°C

Estes parâmetros são medidos em condições padrão de teste (T_a=25°C, I_F=20mA) e definem o desempenho do dispositivo.

• Fluxo Luminoso (Φ_v):7 lm (Típico), com uma faixa de 6 a 8 lm. Este é o poder total percebido da luz emitida.
• Intensidade Luminosa (I_v):2450 mcd (Típico), com uma faixa de 2100 a 2800 mcd. Esta é a quantidade de potência luminosa por ângulo sólido (candela) medida ao longo do eixo central. O valor elevado indica uma saída brilhante e focada.
• 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. Um ângulo de 120 graus fornece um feixe muito amplo, adequado para iluminação de área.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):(0.32, 0.31) Típico. Estas coordenadas CIE 1931 definem o ponto de branco da cor do LED. Uma tolerância de ±0.01 é aplicada a estas coordenadas no processo de binning.
• Tensão Direta (V_F):2.8V a 3.4V a 20mA, com um valor típico em torno do meio desta faixa. Uma tolerância de ±0.1V é aplicada dentro dos bins.
• Tensão Suportada de ESD:2 kV (Modelo de Corpo Humano, HBM). Esta especificação indica um nível moderado de proteção contra descarga eletrostática, adequado para ambientes de fabrico controlados.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir desempenho consistente na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. O LTSA-S089ZWETU utiliza um sistema de três códigos: Vf / Iv / Cor (ex.: D7/Y5/W30).

3.1 Binning de Tensão Direta (Vf)

Os LEDs são agrupados pela sua queda de tensão direta a 20mA para garantir brilho uniforme e consumo de corrente em circuitos paralelos ou quando alimentados por uma fonte de tensão constante.

• Bin D7:Vf = 2.8V a 3.0V
• Bin D8:Vf = 3.0V a 3.2V
• Bin D9:Vf = 3.2V a 3.4V

3.2 Binning de Intensidade/Fluxo Luminoso (Iv)

Este binning garante um nível de saída de luz consistente. Tanto o fluxo luminoso (lm) como a intensidade luminosa axial (mcd) são especificados para cada bin.

• Bin Y5:6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• Bin Y6:6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• Bin Y7:7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• Bin Y8:7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

Uma tolerância de ±10% é aplicada à intensidade/fluxo dentro de cada bin.

3.3 Binning de Cor (Cromaticidade)

A consistência de cor é crítica em aplicações onde múltiplos LEDs são usados juntos. O binning é feito com base nas coordenadas de cromaticidade CIE 1931 (x, y).

• Bin W30:Este bin é definido por um quadrilátero no gráfico CIE com pontos de canto em (x,y): Ponto1 (0.312, 0.283), Ponto2 (0.306, 0.316), Ponto3 (0.331, 0.340), Ponto4 (0.331, 0.307). Todos os LEDs dentro de um lote de produção terão coordenadas de cor dentro desta região, com uma tolerância de ±0.01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece um diagrama de distribuição espacial (Fig. 2). Este gráfico polar representa visualmente o ângulo de visão de 120 graus, mostrando como a intensidade luminosa diminui à medida que o ângulo de observação se afasta do eixo central (0°). O padrão é tipicamente Lambertiano ou em "asa de morcego" para LEDs de ângulo amplo, garantindo iluminação uniforme numa área ampla em vez de um foco estreito.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED vem numa embalagem SMD padrão da indústria. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.2mm, salvo indicação em contrário. A embalagem apresenta uma versão banhada a ouro para melhor soldabilidade e resistência à corrosão. O desenho dimensional específico está incluído na ficha técnica original, detalhando comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais/almofadas.

5.2 Layout Recomendado das Almofadas de Fixação na PCB

É fornecido um desenho de padrão de solda para soldagem por refluxo por infravermelhos ou fase de vapor. Esta pegada recomendada garante a formação adequada da junta de solda, alívio térmico e estabilidade mecânica. Aderir a este projeto é crítico para alcançar o desempenho térmico especificado (R_θJS).

5.3 Identificação de Polaridade

O cátodo está tipicamente marcado no corpo do dispositivo, frequentemente com um tom verde, um entalhe ou um canto cortado na lente ou embalagem. A serigrafia da PCB deve indicar claramente a almofada do cátodo para evitar montagem invertida durante a montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo IR

É fornecido um perfil de refluxo detalhado, em conformidade com a J-STD-020 para processos sem chumbo. Parâmetros-chave incluem:

• Pré-aquecimento:Rampa até 150-200°C.
• Tempo de Imersão/Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos para permitir equalização de temperatura e ativação do fluxo.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C. O tempo acima do líquido (ex.: 217°C) deve ser controlado para minimizar o stress térmico no encapsulamento do LED e na lente de epóxi.
• Taxa de Arrefecimento:Controlada para evitar choque térmico.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

Como um dispositivo de Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 2a:

• Saco Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤70% HR. Usar dentro de um ano a partir da data de selagem do saco.
• Após Abertura:Armazenar a ≤30°C e ≤60% HR. Recomenda-se completar o refluxo IR dentro de 4 semanas após exposição.
• Armazenamento Prolongado (Aberto):Armazenar num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.
• Reaquecimento:Se exposto por mais de 4 semanas, aquecer a 60°C durante pelo menos 48 horas antes da soldagem para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária após a soldagem, usar apenas solventes especificados. Imersão do LED em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto é aceitável. Evitar produtos químicos agressivos ou não especificados que possam danificar a lente de epóxi ou as marcações da embalagem.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e Bobina

Os LEDs são embalados em fita transportadora relevada de 8mm de largura. A fita é enrolada numa bobina padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 2000 peças. A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481. Detalhes dimensionais-chave para o tamanho do bolso, passo da fita e cubo da bobina são fornecidos nos desenhos da ficha técnica.

7.2 Informação da Etiqueta

A etiqueta da bobina inclui o número da peça (LTSA-S089ZWETU) e os códigos de bin específicos para Tensão (Vf), Intensidade (Iv) e Cor (ex.: D7/Y5/W30). Isto permite rastreabilidade precisa e seleção conforme os requisitos da aplicação.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Interior Automotiva:Luzes de leitura, iluminação do poço dos pés e iluminação ambiente geral da cabine.
• Indicadores e Retroiluminação:Retroiluminação para botões, interruptores e gráficos do painel de instrumentos. Indicadores de estado para sistemas de infotenimento ou controlo climático.
• Eletrónica de Consumo:Adequado para dispositivos que requerem iluminação branca brilhante e de ângulo amplo onde é usada montagem automatizada.

8.2 Considerações de Projeto Críticas

• Acionamento de Corrente:Acione sempre o LED com uma fonte de corrente constante, não uma tensão constante. A corrente de operação recomendada é de 20mA para as características óticas especificadas. Exceder 50mA DC violará as especificações máximas absolutas.
• Projeto Térmico:Calcule a temperatura de junção esperada (T_J) usando a fórmula: T_J= T_A+ (R_θJA× P_D), onde P_D= V_F× I_F. Garanta que T_Jpermanece bem abaixo de 125°C para confiabilidade. Use o layout de almofadas de PCB recomendado e área de cobre adequada para dissipação de calor.
• Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120 graus fornece dispersão muito ampla. Para luz mais focada, seriam necessárias óticas secundárias (lentes ou refletores).
• Proteção ESD:Embora classificado para 2kV HBM, implementar medidas padrão de proteção ESD na PCB (ex.: diodos de supressão de tensão transitória) é uma boa prática, especialmente em ambientes automotivos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTSA-S089ZWETU diferencia-se pela combinação de atributos adaptados para os mercados de acessórios automotivos:

• Qualificação Grau Automotivo:Referência à AEC-Q102 é um diferencial-chave face a LEDs de grau comercial, implicando testes sob condições de stress ambiental mais rigorosas (ciclagem de temperatura, humidade, etc.).
• Ampla Faixa de Temperatura de Operação:A faixa de -40°C a +100°C excede as especificações típicas de LEDs comerciais, que muitas vezes terminam em +85°C.
• Binning de Cor Específico (W30):Fornece um ponto de branco definido, o que é crucial para aplicações que requerem consistência de cor entre múltiplas unidades.
• Alta Intensidade Luminosa:Um valor típico de 2450 mcd a 20mA é uma saída relativamente alta para um LED SMD de ângulo amplo, oferecendo boa eficiência de brilho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar este LED continuamente a 50mA?

Embora a Especificação Máxima Absoluta para corrente direta contínua seja 50mA, as Características Eletro-Óticas são especificadas a 20mA. Operar a 50mA produzirá mais luz, mas também gerará significativamente mais calor (Dissipação de Potência ~ Vf * 50mA). Isto aumentará a temperatura da junção, potencialmente reduzindo a vida útil e fazendo com que a saída de luz degrade mais rapidamente. É essencial realizar uma análise térmica completa se pretender operar perto da corrente máxima.

10.2 Qual é a diferença entre Fluxo Luminoso (lm) e Intensidade Luminosa (mcd)?

Fluxo Luminoso (lumens) mede a quantidade total de luz visível emitida pelo LED em todas as direções. Intensidade Luminosa (candelas) mede o quão brilhante o LED parece a partir de uma direção específica, tipicamente ao longo do seu eixo central. Este LED tem alta intensidade axial (mcd) mas também um feixe amplo (120°), resultando num fluxo total moderado (lm). Para iluminação de área, o fluxo é mais relevante; para um indicador direcionado, a intensidade é mais relevante.

10.3 Por que é o procedimento de armazenamento e reaquecimento tão importante?

A embalagem à base de epóxi pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo de alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna. Isto pode causar deslaminamento entre o epóxi e a armação de terminais ou mesmo rachar a embalagem ("efeito pipoca"), levando a falha imediata ou latente. Seguir os procedimentos de manuseamento MSL 2a previne este modo de falha.

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Cenário: Projetar a Retroiluminação da Consola Central Automotiva.Um projetista precisa iluminar vários botões e um pequeno visor gráfico. Escolhe o LTSA-S089ZWETU pela sua qualificação automotiva, luz branca e ângulo de visão amplo. Projeta uma PCB com o layout de almofadas recomendado, usando um CI driver de corrente constante de 20mA para cada LED. Seleciona LEDs do mesmo bin de intensidade (ex.: Y6) e bin de cor (W30) para garantir brilho e cor uniformes em todos os botões. A PCB é projetada com um plano de terra ligado às almofadas do LED para auxiliar na dissipação de calor. Durante a montagem, a bobina selada é usada dentro do seu tempo de vida útil, e o perfil de refluxo IR é estritamente seguido. O produto final oferece iluminação consistente e confiável que atende aos requisitos de temperatura e longevidade automotivos.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTSA-S089ZWETU é baseado na tecnologia de semicondutor InGaN (Nitretro de Gálio e Índio). Num LED branco, um chip emissor de azul InGaN é revestido com uma camada de fósforo. Quando o chip emite luz azul, o fósforo absorve uma parte dela e reemite luz em comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho). A combinação da luz azul remanescente e da luz convertida pelo fósforo aparece branca ao olho humano. A lente amarela atua então como um filtro final, potencialmente ajustando a temperatura de cor ou fornecendo uma estética específica. Esta tecnologia de LED branco convertido por fósforo é eficiente e permite a criação de vários pontos de branco.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em LEDs SMD para iluminação automotiva e geral continua em direção a maior eficácia (mais lumens por watt), índice de reprodução de cor (IRC) melhorado e maior confiabilidade a temperaturas de junção mais altas. Há também um movimento para a miniaturização das embalagens mantendo ou aumentando a saída de luz. Além disso, sistemas de iluminação inteligente que integram eletrónica de controlo diretamente com os LEDs estão a tornar-se mais prevalentes. Para interiores automotivos, a iluminação ambiente dinâmica com capacidades multicolor e de dimerização é uma tendência crescente, embora este componente específico seja uma solução monocromática e estática adequada para aplicações de iluminação funcional e económica.