Ficha Técnica do LED SMD LTW-C194TS5 - Dimensões Ultra-Finas de 0,30mm - Tensão 2,7-3,15V - Cor Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-C194TS5 é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações eletrónicas modernas com espaço limitado. O seu posicionamento principal é como um componente indicador ou de retroiluminação de alto brilho e dimensões reduzidas. A vantagem central deste produto reside no seu perfil excecionalmente fino de 0,30 milímetros, permitindo a integração em dispositivos ultra-finos como smartphones, tablets, tecnologia vestível e portáteis ultra-portáteis. O mercado-alvo inclui eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial, iluminação interior automóvel e indicação de uso geral onde é necessária uma saída de luz brilhante e fiável num encapsulamento mínimo.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho do LTW-C194TS5 é especificado a uma temperatura ambiente padrão (Ta) de 25°C. Parâmetros-chave definem a sua envolvente operacional:

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de um mínimo de 56,0 milicandelas (mcd) a um valor típico de 146,0 mcd quando alimentado com uma corrente direta (IF) de 5mA. Este parâmetro é medido utilizando equipamento que aproxima a curva de resposta do olho do observador fotópico padrão CIE, garantindo relevância para a visão humana.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):É especificado um amplo ângulo de visão de 130 graus, proporcionando um padrão de emissão de luz difuso e amplo, adequado para iluminação de área e visibilidade de grande ângulo.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):O ponto de cor da luz branca é definido no diagrama de cromaticidade CIE 1931. As coordenadas típicas são x=0,294 e y=0,286 a IF=5mA, com uma tolerância garantida de ±0,01 para ambas as coordenadas. Isto define um tom específico de luz branca.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando conduz 5mA de corrente situa-se entre 2,70 Volts (mín.) e 3,15 Volts (máx.). Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito, garantindo uma limitação de corrente adequada.
• Corrente Inversa (IR):Um máximo de 10 microamperes (μA) flui quando é aplicada uma polarização inversa de 5 Volts, indicando as características de fuga do díodo.

2.2 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. Não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta:A corrente direta contínua em DC está limitada a 20 mA. Uma corrente direta de pico mais elevada de 100 mA é permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Tensão Inversa (VR):Máximo de 5 V. Não é recomendado operar sob polarização inversa, pois pode causar falha.
• Intervalos de Temperatura:Operação: -20°C a +80°C. Armazenamento: -40°C a +85°C.
• Condição de Soldagem:Suporta soldagem por reflow infravermelho com uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins de desempenho. O LTW-C194TS5 utiliza um sistema de binning tridimensional:

3.1 Binning da Tensão Direta (VF)

Os LEDs são categorizados com base na sua tensão direta a IF=5mA. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com quedas de tensão semelhantes para uniformidade de brilho em circuitos paralelos ou para uma gestão de energia precisa.

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

A tolerância dentro de cada bin é de ±0,1 Volt.

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (IV)

Este binning classifica os LEDs pela sua intensidade de saída de luz, sendo crítico para aplicações que requerem níveis de brilho específicos.

• Bin P2:Iv = 56,0 mcd a 71,0 mcd
• Bin Q1:Iv = 71,0 mcd a 90,0 mcd
• Bin Q2:Iv = 90,0 mcd a 112,0 mcd
• Bin R1:Iv = 112,0 mcd a 146,0 mcd

A tolerância em cada bin de intensidade é de ±15%.

3.3 Binning da Matiz (Cor)

A cor da luz branca é classificada em seis categorias (S1 a S6) com base nas coordenadas de cromaticidade (x, y) no diagrama CIE 1931. Cada bin define uma área quadrilátera no gráfico de cores. Isto garante uniformidade de cor entre múltiplos LEDs numa montagem. A tolerância para as coordenadas de matiz dentro de um bin é de ±0,01. Normalmente é fornecida uma imagem mostrando estes bins sobrepostos no gráfico de cromaticidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica, as suas implicações são padrão. Os projetistas podem esperar as seguintes relações gerais:

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):A tensão direta (VF) aumenta logaritmicamente com a corrente direta (IF). Operar significativamente acima da corrente de teste recomendada de 5mA aumentará a VF e a dissipação de potência.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente:A saída de luz é geralmente proporcional à corrente direta dentro da gama operacional, mas a eficiência pode diminuir a correntes muito elevadas devido ao aquecimento.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A ampla gama de temperatura de operação (-20°C a +80°C) indica desempenho estável em várias condições ambientais, embora possa ser necessário reduzir as especificações (derating) a temperaturas elevadas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LED apresenta um contorno de embalagem padrão da indústria EIA. Todas as dimensões críticas, incluindo comprimento, largura, altura (0,30mm) e espaçamento dos terminais, são fornecidas em desenhos baseados em milímetros. Um indicador de polaridade (tipicamente uma marca de cátodo ou um entalhe) está incluído no desenho para garantir a orientação correta durante a montagem.

5.2 Design Recomendado para as Ilhas de Solda

É fornecida uma recomendação de padrão de solda (footprint) para o projeto da PCB. Isto inclui o tamanho e forma das ilhas de cobre onde o LED será soldado. Seguir esta recomendação é crucial para obter juntas de solda fiáveis, um correto auto-alinhamento durante o reflow e uma dissipação de calor eficaz. Uma nota sugere uma espessura máxima de estêncil de 0,10mm para aplicação da pasta de solda.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Reflow

O componente é totalmente compatível com processos de soldagem por reflow infravermelho (IR). É fornecido um perfil sugerido:

• Pré-aquecimento:150°C a 200°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:10 segundos no máximo (recomendado para um máximo de dois ciclos de reflow).

Estes parâmetros baseiam-se em normas JEDEC para garantir fiabilidade. A ficha técnica enfatiza que o perfil ideal depende da configuração específica da montagem da PCB (tipo de placa, outros componentes, forno).

6.2 Soldagem Manual

Se for necessária soldagem manual, esta deve ser realizada com extremo cuidado devido ao tamanho reduzido e sensibilidade ao calor do componente:

• Temperatura do Ferro:Máximo de 300°C.
• Tempo de Contacto:Máximo de 3 segundos por ilha.
• Frequência:Apenas uma vez; evitar retrabalho.

6.3 Armazenamento e Manuseio

• Precauções contra ESD:O LED é sensível a descargas eletrostáticas (ESD). O manuseio deve envolver pulseiras de aterramento, tapetes antiestáticos e equipamento devidamente aterrado.
• Sensibilidade à Humidade:Como um componente SMD miniatura, é sensível à humidade. Quando na sua embalagem original selada (com dessecante), deve ser armazenado a ≤30°C e ≤90% de HR e utilizado dentro de um ano. Uma vez aberto o saco à prova de humidade, os LEDs devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de HR e idealmente submetidos a reflow dentro de uma semana. Para armazenamento mais prolongado fora do saco original, utilize um recipiente selado com dessecante. Componentes armazenados fora do saco por mais de uma semana requerem pré-aquecimento (baking) (aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas) antes da soldagem para evitar o "efeito pipoca" (popcorning) durante o reflow.

6.4 Limpeza

Se for necessária limpeza pós-soldagem, apenas devem ser utilizados solventes especificados para evitar danificar a lente de plástico ou a embalagem. Os agentes recomendados são álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal, com um tempo de imersão inferior a um minuto.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

O LTW-C194TS5 é fornecido embalado para máquinas de montagem pick-and-place automáticas:

• Fita Transportadora:Fita com 8mm de largura.
• Tamanho da Bobina:Bobina com diâmetro de 7 polegadas (178mm).
• Quantidade por Bobina:5.000 unidades.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):500 unidades para quantidades remanescentes.
• Norma de Embalagem:Cumpre as especificações ANSI/EIA 481-1. Os compartimentos vazios na fita são selados com uma fita de cobertura.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Indicadores de Estado:Luzes de estado de energia, conectividade ou função em eletrónica de consumo ultra-fina.
• Retroiluminação:Retroiluminação lateral ou direta para pequenos ecrãs LCD, teclados ou símbolos.
• Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque em interiores automóveis, eletrodomésticos ou periféricos de jogos.
• Iluminação Geral:Iluminação de área de baixo nível em dispositivos compactos.

8.2 Considerações de Projeto Críticas

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência limitadora de corrente em série ou um driver de corrente constante. Não ligue diretamente a uma fonte de tensão. A corrente de teste recomendada é de 5mA, mas a corrente contínua máxima absoluta é de 20mA. Projete para o brilho e dissipação de potência adequados.
• Gestão Térmica:Apesar da sua baixa potência, garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas sob as ilhas de solda para conduzir o calor para longe da junção do LED, especialmente quando operar perto dos limites máximos ou em temperaturas ambientes elevadas. Isto mantém a saída de luz e a longevidade.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus proporciona um feixe amplo. Para luz focada, podem ser necessárias lentes externas ou guias de luz. O material da lente amarela afetará a cor final percecionada.
• Seleção de Binning:Para aplicações que requerem aparência uniforme (ex.: matrizes de múltiplos LEDs), especifique bins apertados para VF, Iv e Matiz (Cor) para minimizar variações de brilho e cor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais fatores diferenciadores do LTW-C194TS5 são o seuperfil ultra-fino de 0,30mme a utilização de umchip branco de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Comparado com tecnologia mais antiga, como chip azul com fósforo, os LEDs brancos baseados em InGaN oferecem frequentemente benefícios em termos de eficiência, potencial de reprodução de cor e estabilidade. A espessura reduzida é uma vantagem mecânica fundamental em relação aos LEDs SMD padrão (que frequentemente têm 0,6mm ou mais), permitindo o projeto na mais recente geração de dispositivos finos. A sua compatibilidade com o reflow infravermelho padrão e os contornos de embalagem EIA garante que pode ser uma substituição direta ou um upgrade em muitos projetos existentes que buscam miniaturização.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é o propósito das três categorias diferentes de binning?

O binning garante consistência elétrica e óptica. O binning de VF auxilia no projeto da fonte de alimentação e em circuitos paralelos de LEDs. O binning de Iv garante um nível de brilho específico. O binning da Matiz é crítico para a correspondência de cor em aplicações com múltiplos LEDs, evitando diferenças de cor perceptíveis.

10.2 Posso alimentar este LED continuamente com 20mA?

Embora a especificação máxima absoluta seja de 20mA DC, a condição de teste padrão e os dados de desempenho típicos são fornecidos a 5mA. Operar a 20mA produzirá uma saída de luz mais elevada, mas também gerará mais calor, aumentará a tensão direta e poderá reduzir a fiabilidade a longo prazo. É essencial realizar uma análise térmica e possivelmente reduzir a corrente máxima com base no ambiente operacional real.

10.3 Por que existe um requisito tão rigoroso de armazenamento e pré-aquecimento (baking)?

A embalagem de plástico ultra-fina pode absorver humidade do ar. Durante o processo de soldagem por reflow a alta temperatura, esta humidade retida pode vaporizar-se rapidamente, criando pressão interna que pode rachar a embalagem ou descolar ligações internas ("efeito pipoca"). Os procedimentos de armazenamento e pré-aquecimento são concebidos para remover esta humidade em segurança antes da soldagem.

10.4 Como interpreto as coordenadas de cromaticidade (x=0.294, y=0.286)?

Estas coordenadas traçam um ponto no diagrama de cromaticidade CIE 1931, que mapeia todas as cores percetíveis. Este ponto específico corresponde a um tom particular de luz branca, frequentemente descrito como "branco frio". A tolerância de ±0,01 define uma pequena área em torno deste ponto dentro da qual a cor do LED é garantida de se situar.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar uma Barra de Indicadores de Estado para um Tablet Fino.Um projetista precisa de cinco LEDs brancos uniformes para uma barra indicadora do nível de carga. O espaço atrás do molde é extremamente limitado (0,4mm). Seleciona o LTW-C194TS5 pela sua altura de 0,30mm. Para garantir uniformidade, especifica o Bin B para VF (2,85-3,00V), o Bin R1 para Iv (112-146 mcd) e o Bin S3 para Matiz. Projeta o footprint da PCB exatamente como recomendado, com uma pequena ilha de alívio térmico ligada a um plano de terra interno para dissipação de calor. É utilizado um driver de corrente constante ajustado para 5mA por LED. Os LEDs são encomendados em bobinas de 7 polegadas para montagem automática. A fábrica segue o perfil de reflow prescrito e armazena as bobinas abertas num armário seco, submetendo-as a pré-aquecimento antes da utilização após um fim de semana de paragem. O resultado é uma barra indicadora brilhante, uniforme e fiável que se adequa às restrições mecânicas do projeto.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LTW-C194TS5 é baseado na tecnologia de semicondutor InGaN. Num LED branco, tipicamente um chip emissor de azul de InGaN é combinado com um revestimento de fósforo amarelo dentro da embalagem. Quando o chip emite luz azul, parte dela é absorvida pelo fósforo e re-emitida como luz amarela. A mistura da luz azul restante e da luz amarela convertida é percecionada pelo olho humano como luz branca. As proporções específicas da emissão do chip e da composição do fósforo determinam as coordenadas de cromaticidade finais (ponto de cor) no espectro da luz branca. A embalagem ultra-fina é conseguida através de técnicas avançadas de moldagem e de embalagem ao nível do wafer (wafer-level packaging) que minimizam o material acima e abaixo do die semicondutor.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs SMD para eletrónica de consumo é implacavelmente orientada para aminiaturização(mais finos, footprints mais pequenos) e para umamaior eficiência(mais saída de luz por unidade de potência elétrica e por unidade de área). O perfil de 0,30mm deste LED representa um passo nesta direção. Além disso, existe um impulso contínuo para umamelhor consistência de cor e um Índice de Reprodução de Cor (IRC) mais elevadonos LEDs brancos, alcançado através de avanços na tecnologia de fósforos e no design do chip. Outra tendência é a integração de mais funcionalidades, como circuitos integrados incorporados para controlo (criando "LEDs inteligentes"), embora o LTW-C194TS5 pareça ser um componente discreto padrão. A compatibilidade com processos sem chumbo (RoHS) e de reflow a alta temperatura permanece um requisito fundamental impulsionado por regulamentações ambientais globais e normas de montagem.