Folha de Dados do LED LTLMR4EVX3DA - Dimensões 4.2x4.2x6.9mm - Tensão 1.8-2.4V - Potência 120mW - Vermelho 626nm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTLMR4EVX3DA é um LED de montagem em superfície de alto brilho, projetado para aplicações de iluminação exigentes. Utiliza um chip vermelho de AllnGaP com um comprimento de onda de emissão de pico de 626nm, alojado num encapsulamento difuso vermelho. Este dispositivo foi concebido para fornecer uma saída de intensidade luminosa superior, mantendo um baixo consumo de energia e alta eficiência.

A vantagem central deste LED reside no seu design óptico integrado. O encapsulamento apresenta uma geometria de lente específica que proporciona um ângulo de visão controlado e estreito (tipicamente 35°), eliminando a necessidade de ópticas externas adicionais em muitas aplicações de placas de sinalização. Isto resulta num padrão de radiação suave, ideal para mostradores de mensagens. Além disso, o componente é construído utilizando tecnologia de epóxi avançada, que oferece excelente resistência à humidade e proteção UV, aumentando a sua fiabilidade para uso interior e exterior. O produto está em total conformidade com as diretivas RoHS, sendo livre de chumbo e halogéneos.

O mercado-alvo inclui principalmente fabricantes de sinalização eletrónica, como sinais de mensagens vídeo, sinais de trânsito e vários painéis de informação onde é necessária uma iluminação vermelha consistente, brilhante e focada.

2. Análise 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 deve ser sempre mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência (Pd):Máximo de 120 mW. Esta é a potência total que o encapsulamento pode dissipar como calor a uma temperatura ambiente (TA) de 25°C.
• Corrente Contínua Direta (IF):Máximo de 50 mA em operação contínua.
• Corrente Direta de Pico:Máximo de 120 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 1/10, largura de pulso ≤ 10µs).
• Derating:A corrente contínua direta máxima deve ser reduzida linearmente em 0,75 mA para cada grau Celsius que a temperatura ambiente subir acima de 45°C.
• Gama de Temperatura de Operação:-40°C a +85°C. O dispositivo está classificado para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiental.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +100°C.
• Condição de Soldadura por Reflow:Suporta uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos, compatível com processos padrão de reflow sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a TA=25°C e IF=20mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 5500 mcd a um máximo típico de 12000 mcd. O valor Iv é medido usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE. Uma tolerância de teste de ±15% é aplicada aos valores garantidos.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):35° típico (30° mín, 40° máx). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial (central). A tolerância de medição é de ±2°.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λP):634 nm típico. Este é o comprimento de onda no ponto mais alto do espectro de emissão.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Entre 618 nm e 630 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, calculado a partir das coordenadas de cromaticidade CIE, definindo a cor como vermelha.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm típico. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta (VF):Entre 1,8 V e 2,4 V a IF=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação.
• Corrente Reversa (IR):10 µA máximo quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada.Importante:Este dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa; este teste é apenas para caracterização.

3. Especificação do Sistema de Binning

Para garantir consistência nas séries de produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para brilho e tensão.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa (Iv)

Os LEDs são classificados em três bins de intensidade a IF=20mA. O código do bin está marcado na embalagem.

• Bin W:5500 mcd (Mín) a 7200 mcd (Máx)
• Bin X:7200 mcd (Mín) a 9300 mcd (Máx)
• Bin Y:9300 mcd (Mín) a 12000 mcd (Máx)

A tolerância em cada limite do bin é de ±15%.

3.2 Binning de Tensão Direta (VF)

Os LEDs também são classificados de acordo com a sua queda de tensão direta a IF=20mA.

• Bin 1A:1,8 V (Mín) a 2,0 V (Máx)
• Bin 2A:2,0 V (Mín) a 2,2 V (Máx)
• Bin 3A:2,2 V (Mín) a 2,4 V (Máx)

A tolerância em cada limite do bin é de ±0,1V.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as tendências típicas de desempenho para tais LEDs podem ser inferidas a partir da secção de características elétricas/ópticas. As relações-chave incluem:

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):A tensão direta (VF) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (IF). Operar na corrente recomendada de 20mA garante que o dispositivo permanece dentro da sua gama VF especificada e dos limites de dissipação de potência.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente (Iv-IF):A intensidade luminosa geralmente aumenta com a corrente direta, mas pode tornar-se sub-linear a correntes muito altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Operar na ou abaixo da corrente contínua especificada é crucial para manter o desempenho e a longevidade.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A especificação de derating para corrente direta acima de 45°C é uma medida direta para gerir este efeito térmico e prevenir sobreaquecimento.
• Distribuição Espectral:O espectro de emissão está centrado em torno de 634nm (pico) com uma largura a meia altura típica de 15nm, indicando uma fonte de luz vermelha de banda relativamente estreita. O comprimento de onda dominante (618-630nm) determina o ponto de cor percebido.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões de Contorno

O LTLMR4EVX3DA é um dispositivo de montagem em superfície com as seguintes dimensões-chave (em milímetros, com polegadas entre parênteses):

• Tamanho do Corpo do Encapsulamento: 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Comprimento) x 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Largura).
• Altura Total: 6,9 ±0,5 [0,27±0,02].
• Largura do Terminal: 0,45 [0,02].
• Espaçamento entre Terminais (Pitch): Medido onde os terminais emergem do encapsulamento. A resina saliente sob o flange é no máximo 1,0mm [0,04\"].

A tolerância geral é de ±0,25mm [.010\"] salvo indicação em contrário.

5.2 Identificação de Polaridade e Design da Pasta de Solda

O dispositivo tem três terminais: P1 (Ânodo), P2 (Cátodo) e P3 (Ânodo). A configuração de duplo ânodo é comum para flexibilidade de design térmico e elétrico. É fornecida uma configuração recomendada de pastilhas de solda para garantir uma soldadura adequada e gestão térmica. Recomenda-se especificamente que a pastilha P3 seja ligada a um dissipador de calor ou mecanismo de arrefecimento para auxiliar na dissipação de calor durante a operação, o que é crítico para manter o desempenho e a fiabilidade.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Armazenamento e Manuseamento (MSL3)

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

• Armazenamento em Saco Selado:Pode ser armazenado até 12 meses a <30°C e 90% de HR.
• Tempo de Vida Útil no Chão de Fábrica:Após abrir o saco de barreira à humidade, os componentes devem ser soldados dentro de 168 horas (7 dias) quando mantidos em condições de <30°C / 60% de HR.
• Pré-aquecimento (Baking):Necessário se o cartão indicador de humidade mostrar >10% de HR, o tempo de vida útil no chão de fábrica exceder 168 horas, ou as peças forem expostas a >30°C / 60% de HR. Condição de pré-aquecimento recomendada: 60°C ±5°C durante 20 horas. O pré-aquecimento deve ser realizado apenas uma vez.
• Os LEDs não utilizados devem ser armazenados com dessecante num saco de barreira à humidade resselado para prevenir a oxidação dos terminais prateados.

6.2 Parâmetros de Soldadura

Soldadura por Reflow (Recomendada):

• Pré-aquecimento: 150–200°C
• Tempo de Pré-aquecimento: máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico: máximo de 260°C.
• Tempo no Pico: máximo de 10 segundos.
• Número Máximo de Reflows: 2.

Soldadura Manual (Ferro):

• Temperatura do Ferro: máximo de 315°C.
• Tempo de Soldadura: máximo de 3 segundos por junta.
• Número Máximo de Ciclos de Soldadura Manual: 1.

Notas Importantes:Este LED foi projetado para soldadura por reflow, não para soldadura por imersão. Evite aplicar stress externo durante a soldadura enquanto o LED está quente, e evite arrefecimento rápido a partir da temperatura de pico.

6.3 Limpeza

Se a limpeza for necessária, utilize solventes à base de álcool, como álcool isopropílico.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O LTLMR4EVX3DA é fornecido em fita transportadora relevada para montagem automática pick-and-place. As dimensões da fita são especificadas para serem compatíveis com equipamento SMT padrão. Cada bobina contém um total de 1.000 peças. A especificação de embalagem garante que os componentes são protegidos e orientados corretamente durante o transporte e manuseamento.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Aplicações Típicas

• Sinais de mensagens vídeo e mostradores de grande formato.
• Sinais de trânsito e sinalização rodoviária.
• Quadros de informação e publicidade.
• Outro equipamento eletrónico que necessite de indicadores vermelhos focados e de alto brilho.

8.2 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 recomendadoutilizar uma resistência limitadora de corrente em série com cada LED (Modelo de Circuito A). Acionar LEDs em paralelo sem regulação de corrente individual (Modelo de Circuito B) não é recomendado, pois pequenas variações na característica de tensão direta (VF) entre LEDs individuais podem levar a diferenças significativas na partilha de corrente e, consequentemente, a brilho desigual.

8.3 Gestão Térmica

Um design térmico adequado é essencial. Exceder a temperatura máxima da junção reduzirá a saída de luz e encurtará a vida útil. Utilize o padrão de pastilhas recomendado, ligando a pastilha térmica (P3) a uma área de cobre ou a um dissipador de calor dedicado no PCB para dissipar eficazmente a potência máxima de 120mW.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTLMR4EVX3DA diferencia-se dos LEDs padrão SMD ou do tipo PLCC através do seu design óptico integrado. O próprio encapsulamento fornece um ângulo de visão controlado e estreito (35°), o que é uma vantagem-chave para aplicações em placas de sinalização. Isto elimina o custo, complexidade e problemas de alinhamento associados à adição de lentes externas secundárias para obter um feixe focalizado. A combinação de alta intensidade luminosa, um padrão de radiação pré-definido e um encapsulamento robusto e resistente à humidade torna-o uma solução especializada otimizada para sinalização, em comparação com LEDs de uso geral com ângulos de visão mais amplos.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Posso acionar este LED sem uma resistência limitadora de corrente?

R1: Não. Um LED deve ser acionado com uma corrente controlada. Ligá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente excessiva flua, potencialmente destruindo o dispositivo instantaneamente. Utilize sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante.

P2: Por que é importante o ângulo de visão para aplicações de sinalização?

R2: Um ângulo de visão estreito e controlado garante que a luz é direcionada para o observador e não é desperdiçada iluminando áreas fora da zona de visualização pretendida. Isto aumenta o brilho percebido e a eficiência do sinal, especialmente para visualização direcionada.

P3: O que significa MSL3 e por que é necessário o pré-aquecimento (baking)?

R3: MSL3 indica que o componente pode absorver humidade do ar. Durante a soldadura por reflow, esta humidade retida pode transformar-se rapidamente em vapor, causando delaminação interna ou \"popcorning\", o que danifica o encapsulamento. O pré-aquecimento remove esta humidade absorvida antes do processo de soldadura de alta temperatura.

P4: Posso usar este LED para indicação de tensão reversa?

R4: Não. O dispositivo não foi projetado para operação reversa. A especificação de corrente reversa (IR) é apenas para fins de teste. Aplicar uma tensão reversa contínua provavelmente danificará o LED.

11. Estudo de Caso de Design Prático

Considere projetar um sinal compacto de \"SAÍDA\". O design requer iluminação vermelha brilhante e uniforme nas letras. Usando o LTLMR4EVX3DA, uma matriz de LEDs pode ser colocada atrás de um painel difusor. Devido ao seu ângulo de visão de 35°, a luz de cada LED será focada para a frente, minimizando derrames e garantindo alta eficiência. Cada LED na matriz seria acionado numa configuração série-paralelo, com cada série tendo uma resistência limitadora de corrente comum, alimentada por uma fonte DC estável. O feixe estreito ajuda a manter o brilho uniforme na face do sinal sem pontos quentes. A classificação MSL3 obriga a planear o processo de montagem para completar a soldadura dentro do tempo de vida útil de 168 horas após abrir a bobina.

12. Princípio de Operação

Díodos 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 (composta por AllnGaP para luz vermelha). Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (partículas de luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O encapsulamento difuso contém fósforos ou partículas de dispersão dentro do encapsulante para alargar a extração de luz e criar uma aparência mais uniforme a partir da superfície emissora.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED para sinalização e iluminação continua a direcionar-se para maior eficácia (mais lúmens por watt), melhor consistência de cor e maior fiabilidade. A tecnologia de encapsulamento está a evoluir para gerir melhor a extração de calor, permitindo correntes de acionamento mais altas e maior saída de luz a partir de pegadas menores. Há também um foco no desenvolvimento de materiais e estruturas que mantêm o desempenho em gamas de temperatura mais amplas e tempos de vida mais longos. Para LEDs coloridos como o tipo vermelho AllnGaP, a investigação visa melhorar a eficiência a densidades de corrente mais altas e melhorar a estabilidade do ponto de cor ao longo do tempo e das condições de operação.