Ficha Técnica da Lâmpada LED de Montagem em Superfície LTLMH4 EV7DA - Dimensões 4.2x4.2x2.0mm - Tensão 2.2V - Potência 120mW - Vermelho 624nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTLMH4 EV7DA é uma lâmpada LED de montagem em superfície de alta luminosidade, projetada para aplicações de iluminação exigentes. Utiliza tecnologia de encapsulamento avançada para oferecer desempenho óptico superior num formato SMD compacto e padrão da indústria. O dispositivo é projetado para compatibilidade com linhas de montagem automatizadas de montagem em superfície e processos padrão de soldagem por refluxo sem chumbo.

Este LED apresenta um encapsulamento com lente especializada, disponível em configurações redonda e oval, que proporciona um padrão de radiação controlado. Este design é particularmente vantajoso para aplicações em placas de sinalização, pois atinge um ângulo de visão estreito sem necessidade de lentes ópticas externas adicionais, oferecendo uma vantagem de custo e espaço em comparação com pacotes SMD ou PLCC padrão. A encapsulação emprega materiais epóxi avançados que proporcionam excelente resistência à humidade e proteção UV, garantindo fiabilidade a longo prazo em ambientes interiores e exteriores.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Alta Intensidade Luminosa:Fornece uma intensidade luminosa típica de 4200 mcd a 20mA, permitindo visuais brilhantes e visíveis.
• Eficiência Energética:Apresenta baixo consumo de energia com alta eficácia luminosa.
• Robustez Ambiental:Superior resistência à humidade e encapsulamento com proteção UV aumentam a durabilidade.
• Conformidade Ambiental:Totalmente conforme com as diretivas RoHS, sendo sem chumbo e sem halogéneos.
• Design Óptico:Chip vermelho AlInGaP com encapsulamento difuso, emitindo num comprimento de onda dominante de 624nm. A lente integrada proporciona um ângulo de visão típico de 70/45 graus (conforme definido nas curvas características).
• Prontidão para Fabricação:Classificado MSL3 (Nível de Sensibilidade à Humidade 3), adequado para manuseamento SMT padrão com as devidas precauções.

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este componente é especificamente direcionado para aplicações que requerem alta visibilidade e fiabilidade em sistemas de exibição de informação. Os seus principais casos de uso incluem:

• Painéis de Mensagens de Vídeo:Para ecrãs de grande formato interiores e exteriores.
• Sinalização de Trânsito:Adequado para painéis de mensagens variáveis e indicadores de controlo de tráfego.
• Sinalização Geral de Mensagens:Incluindo painéis publicitários, painéis informativos e sistemas de sinalização.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou abaixo destes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):120 mW máximo.
• Corrente Direta de Pico (I_F(PEAK)):120 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 1/10, largura de pulso ≤ 10ms).
• Corrente Direta Contínua (I_F):50 mA contínuos.
• Derating:A corrente direta contínua deve ser reduzida linearmente em 0.75 mA/°C para temperaturas ambientes (T_A) acima de 45°C.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.
• Condição de Soldagem por Refluxo:Suporta uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos, conforme o perfil especificado.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C e definem o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_V):2000-5700 mcd, com um valor típico de 4200 mcd a I_F= 20mA. A medição segue a curva de resposta do olho CIE, e uma tolerância de teste de ±15% está incluída na garantia.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):70/45 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial, medido com uma tolerância de ±2 graus.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_P):634 nm (típico).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):618-630 nm, com um valor típico de 624 nm. Este é o comprimento de onda único que define a cor percebida, derivado do diagrama de cromaticidade CIE.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico), indicando a pureza espectral da emissão vermelha.
• Tensão Direta (V_F):1.8-2.4 V, com um valor típico de 2.2 V a I_F= 20mA.
• Corrente Reversa (I_R):10 μA máximo a uma tensão reversa (V_R) de 5V.Nota Importante:O dispositivo não foi projetado para operação sob polarização reversa; esta condição de teste é apenas para caracterização de fuga.

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica eficaz é crucial para o desempenho e vida útil do LED. A especificação de derating de 0.75 mA/°C acima de 45°C destaca a necessidade de um design térmico adequado da PCB, especialmente quando operando na ou perto da corrente contínua máxima. O terceiro terminal (P3/Ânodo) na pegada é especificamente recomendado para ligação a uma pastilha térmica ou dissipador de calor para facilitar a dissipação de calor durante a operação.

3. Especificação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência de cor e brilho em aplicações de produção, os LEDs são classificados em bins. O LTLMH4 EV7DA utiliza dois sistemas de classificação independentes.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA. O código do bin está marcado na embalagem.

• Bin ES:2000 - 2600 mcd
• Bin ET:2600 - 3400 mcd
• Bin EU:3400 - 4400 mcd
• Bin EV:4400 - 5700 mcd

Nota:Aplica-se uma tolerância de ±15% aos limites de cada bin.

3.2 Classificação por Tensão Direta

Os LEDs também são classificados pela sua queda de tensão direta a 20mA para auxiliar no design de circuitos para igualação de corrente.

• Bin 1A:1.8 - 2.0 V
• Bin 2A:2.0 - 2.2 V
• Bin 3A:2.2 - 2.4 V

Nota:Aplica-se uma tolerância de ±0.1V aos limites de cada bin.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que são essenciais para engenheiros de projeto. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, eles normalmente incluem as seguintes relações, todas medidas a 25°C, salvo indicação em contrário:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear a correntes mais altas devido a efeitos térmicos e queda de eficiência.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Exibe a característica V-I do díodo.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, um fator crítico para o design térmico.
• Padrão do Ângulo de Visão (referência Fig.6):Ilustra o padrão de radiação espacial, confirmando o ângulo de visão típico de 70/45 graus onde a intensidade cai para 50% do pico.
• Distribuição Espectral (referência Fig.1):Mostra o espectro de emissão, centrado no comprimento de onda de pico de 634 nm com a largura a meia altura especificada de 15 nm.

Estas curvas permitem aos projetistas prever o desempenho em condições de operação não padrão (correntes, temperaturas diferentes) e são vitais para otimizar circuitos de acionamento e gestão térmica.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões de Contorno

O encapsulamento tem uma pegada compacta adequada para layouts de PCB de alta densidade.

• Tamanho do Corpo do Encapsulamento:4.2mm ±0.2mm (C) x 4.2mm ±0.2mm (L).
• Altura Total:6.2mm ±0.5mm máximo.
• Altura de Elevação (Standoff):0.45mm nominal da superfície da PCB até à base do flange.
• Espaçamento dos Terminais:2.0mm ±0.5mm (medido onde os terminais emergem do encapsulamento).
• Resina Projetada:Um máximo de 1.0mm de resina pode projetar-se abaixo do flange do encapsulamento.
• Tolerâncias Gerais:±0.25mm salvo indicação em contrário no desenho.

5.2 Identificação de Polaridade e Design dos Terminais

O dispositivo possui três terminais elétricos:

• P1: Anode.
• P2: Cathode.
• P3:Ânodo (duplicado).

O padrão de terminal de soldagem recomendado inclui um terminal arredondado (R0.5) para o P3.Nota Crítica de Design:É explicitamente recomendado ligar o terminal P3 a um dissipador de calor ou mecanismo de arrefecimento na PCB. A sua função principal é distribuir o calor para longe da junção do LED durante a operação, melhorando assim o desempenho e a longevidade. Este terminal deve ser incorporado na estratégia de gestão térmica da PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

Este componente é classificado como Nível de Sensibilidade à Humidade 3 (MSL3) de acordo com JEDEC J-STD-020.

• Armazenamento em Saco Selado:Os LEDs no saco de barreira à humidade original podem ser armazenados até 12 meses a <30°C e 90% HR.
• Vida Útil no Chão de Fábrica (Floor Life):Após abrir o saco, os componentes devem ser soldados dentro de 168 horas (7 dias) enquanto mantidos em condições de <30°C e 60% HR.
• Requisitos de Secagem (Baking):É necessária secagem a 60°C ±5°C durante 20 horas se: o cartão indicador de humidade mostrar >10% HR; a vida útil no chão de fábrica exceder 168 horas; ou os componentes forem expostos a >30°C e 60% HR. A secagem deve ser realizada apenas uma vez.
• Manuseamento:LEDs não utilizados devem ser armazenados com dessecante num saco de barreira à humidade resselado. A exposição prolongada pode oxidar os terminais prateados, afetando a soldabilidade.

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo sem chumbo recomendado é crítico para uma montagem fiável sem danificar o LED.

• Pré-aquecimento/Soak:Temperatura de 150°C (mín) a 200°C (máx) por até 120 segundos no máximo.
• Tempo Líquido (t_L):O tempo acima de 217°C deve ser de 60-150 segundos.
• Temperatura de Pico (T_P):260°C máximo.
• Tempo na Temperatura de Classificação (t_P):O tempo dentro de 5°C da temperatura de classificação especificada (255°C) não deve exceder 30 segundos.
• Tempo Total de Rampa:O tempo de 25°C até à temperatura de pico deve ser de 5 minutos no máximo.

Restrições Importantes:

• A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes.
• O dispositivo é projetado para soldagem por refluxo enão é adequado para soldagem por imersão.
• Evite aplicar stress mecânico externo ao LED durante a soldagem enquanto está a alta temperatura.
• Evite arrefecimento rápido a partir da temperatura de pico para prevenir choque térmico.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldagem, use solventes à base de álcool, como álcool isopropílico. Evite produtos de limpeza químicos agressivos que possam danificar a lente de epóxi ou o encapsulamento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada padrão da indústria para montagem automatizada pick-and-place.

• Largura da Fita Transportadora (W):16.0mm ±0.3mm.
• Passo dos Bolsos (P):8.0mm ±0.1mm.
• Dimensões do Carretel:A fita é enrolada num carretel com diâmetro de 330mm ±2mm.
• Quantidade por Carretel:1.000 unidades.
• Rotulagem:Os carretéis são marcados com etiquetas de aviso de descarga eletrostática (ESD), pois estes são Dispositivos Sensíveis à Eletricidade Estática que requerem procedimentos de manuseamento seguros.

8. Recomendações de Aplicação e Design

8.1 Design do Circuito de Acionamento

Os LEDs são dispositivos operados por corrente. Para garantir brilho uniforme ao acionar múltiplos LEDs, especialmente em configurações paralelas, éfortemente recomendadousar um resistor limitador de corrente em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Acionar LEDs diretamente de uma fonte de tensão sem regulação de corrente (Modelo de Circuito B) não é recomendado, pois pode levar a variações significativas de brilho e potencial dano por sobrecorrente devido à variação natural na tensão direta (V_F) de dispositivo para dispositivo, mesmo dentro do mesmo bin.

O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_Fonte- V_F) / I_F, onde I_Fé a corrente de operação desejada (ex., 20mA) e V_Fdeve ser escolhida de forma conservadora, frequentemente usando o valor máximo da ficha técnica (2.4V) para garantir que a corrente não exceda os limites em todas as condições.

8.2 Gestão Térmica na Aplicação

Para desempenho e vida útil ótimos:

• Utilize a Pastilha Térmica (P3):Ligue sempre o terceiro terminal recomendado (P3, Ânodo) a uma área de cobre ou padrão de vias térmicas dedicado na PCB para funcionar como dissipador de calor.
• Observe o Derating de Corrente:Cumpra a regra de derating de 0.75 mA/°C para temperaturas ambientes acima de 45°C. Por exemplo, a 65°C ambiente, a corrente contínua máxima é reduzida para: 50 mA - [0.75 mA/°C * (65°C - 45°C)] = 35 mA.
• Layout da PCB:Use espessura e área de cobre adequadas em torno dos terminais do LED para conduzir o calor para longe do dispositivo.

8.3 Integração Óptica

A lente integrada que proporciona um ângulo de visão de 70/45 graus elimina a necessidade de ópticas secundárias em muitas aplicações de sinalização, simplificando o design mecânico. Para aplicações que requerem padrões de feixe diferentes, os dados típicos de ângulo de visão e a curva de padrão de radiação devem ser consultados para modelar a saída óptica final.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs SMD padrão (ex., pacotes 3528, 5050) ou LEDs PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), o LTLMH4 EV7DA oferece vantagens distintas para sinalização:

• Controlo Óptico Superior:O encapsulamento com lente dedicada proporciona um ângulo de visão mais estreito e controlado (70/45°) sem lentes adicionais, reduzindo o custo e complexidade do sistema.
• Intensidade Luminosa Mais Elevada:A intensidade típica de 4200 mcd é significativamente mais alta do que a dos LEDs SMD indicadores de uso geral, tornando-o adequado para aplicações com alta luz ambiente ou longa distância de visualização.
• Encapsulamento Robusto:O uso de epóxi avançado resistente à humidade e UV oferece melhor proteção ambiental do que os encapsulamentos padrão, o que é crítico para sinalização exterior.
• Pastilha Térmica:A inclusão de uma pastilha térmica dedicada (P3) é uma característica de design destinada a um melhor desempenho térmico do que muitos LEDs SMD padrão, suportando correntes de acionamento mais altas e maior longevidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico (634nm) e Comprimento de Onda Dominante (624nm)?

R1: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda único no ponto mais alto do espectro de emissão. O comprimento de onda dominante é derivado da ciência da cor (diagrama CIE) e representa a cor percebida como um único comprimento de onda. Para este LED vermelho, o comprimento de onda dominante de 624nm é o parâmetro chave para especificação de cor nas aplicações.

P2: Posso acionar este LED a 50mA continuamente?

R2: Sim, mas apenas se a temperatura ambiente for 45°C ou inferior. A temperaturas ambientes mais altas, a corrente deve ser reduzida de acordo com a regra de 0.75 mA/°C para evitar sobreaquecimento e degradação acelerada.

P3: Por que é obrigatório um resistor em série mesmo para um acionamento a tensão constante?

R3: A tensão direta (V_F) de um LED tem uma gama de tolerância (1.8-2.4V). Ligar múltiplos LEDs em paralelo diretamente a uma fonte de tensão fará com que os LEDs com V_Fmais baixa consumam desproporcionalmente mais corrente, levando a desajustes de brilho e potencial falha. O resistor em série fornece realimentação negativa, estabilizando a corrente através de cada LED individual.

P4: Quantas vezes posso retrabalhar uma placa com este LED?

R4: O LED pode suportar um máximo de dois ciclos de soldagem por refluxo. A soldagem/retrabalho manual com ferro (a ≤315°C por ≤3 segundos) deve ser realizada no máximo uma vez. Exceder estes limites arrisca danificar as ligações internas dos fios ou o encapsulamento de epóxi.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um Painel de Mensagens de Trânsito Exterior de Alta Visibilidade.

Requisitos:O painel deve ser claramente visível à luz solar direta a uma distância de 100 metros. Utilizará uma matriz densa de píxeis vermelhos. O ambiente operacional varia de -20°C a +60°C. O design deve garantir brilho uniforme e fiabilidade a longo prazo.

Escolhas de Design com o LTLMH4 EV7DA:

1. Seleção do Componente:A alta intensidade luminosa típica (4200 mcd) atende ao requisito de legibilidade ao sol. O encapsulamento resistente à humidade/UV é essencial para uso exterior.
2. Circuito de Acionamento:Os LEDs são dispostos numa matriz. Cada coluna é acionada por uma fonte de corrente constante. Dentro de uma coluna, os LEDs são ligados em série para garantir corrente idêntica, evitando a necessidade de resistores individuais por LED e melhorando a eficiência. A tensão de alimentação é dimensionada para acomodar a soma das quedas V_Fmais a margem para o regulador de corrente.
3. Gestão Térmica:Dada a possibilidade de alta temperatura ambiente (até 60°C), a corrente de acionamento é reduzida. Usando a classificação máxima de 50mA a 45°C e reduzindo 0.75mA/°C, a corrente máxima a 60°C é 38.75mA. Um design conservador define a corrente de operação em 30mA. A PCB é projetada com um grande plano de terra térmico ligado a todos os terminais P3 dos LEDs. Vias térmicas sob este plano transferem calor para a parte traseira da placa, que está fixada ao chassi de alumínio do painel, funcionando como dissipador de calor.
4. Classificação (Binning) para Consistência:Para garantir uma aparência uniforme, LEDs de um único bin de intensidade luminosa (ex., EU ou EV) e um único bin de tensão direta (ex., 2A) são especificados para toda a produção, minimizando a variação de píxel para píxel.
5. Processo de Fabricação:A classificação MSL3 é comunicada ao fabricante contratado. Eles seguem os procedimentos de secagem prescritos se a vida útil no chão de fábrica for excedida e aderem estritamente ao perfil de refluxo de pico de 260°C para evitar danos no encapsulamento.

Este caso demonstra como os parâmetros detalhados na ficha técnica informam diretamente decisões críticas de design para um produto final fiável e de alto desempenho.