Ficha Técnica do LED SMD Branco LTW-C281DS5 - Dimensões 2.8x1.0x0.35mm - Tensão 2.55-3.15V - Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece informações técnicas abrangentes para um modelo específico de diodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD). O produto é um LED branco de alto brilho e perfil ultrafino, projetado para processos modernos de montagem eletrônica. As suas principais aplicações incluem retroiluminação, indicadores de estado e iluminação geral em dispositivos eletrónicos compactos onde o espaço e a eficiência são críticos.

As principais vantagens deste componente são o seu perfil mínimo, compatibilidade com máquinas automáticas de pick-and-place e conformidade com as normas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e de produto ecológico. O mercado-alvo abrange eletrónica de consumo, dispositivos de comunicação e vários sistemas embarcados que requerem iluminação indicadora fiável e de baixo perfil.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estes não são condições de operação normal.

• Dissipação de Potência (Pd):70 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o encapsulamento do LED pode dissipar como calor sem degradar o desempenho ou causar falha.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada em condições de pulso (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms) para evitar o sobreaquecimento da junção semicondutora.
• Corrente Direta Contínua (I_F):20 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação fiável a longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a este valor pode causar falha imediata e catastrófica da junção do LED.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura ambiente de operação de -30°C a +80°C e pode ser armazenado em temperaturas de -55°C a +105°C.
• Soldadura por Reflow por Infravermelhos:O componente pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 10 segundos durante o processo de soldadura por reflow.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (T_a) de 25°C e corrente direta (I_F) de 5 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 45.0 mcd a um máximo típico de 180.0 mcd. Esta medida avalia o brilho percebido do LED pelo olho humano, utilizando um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade medida a 0 graus (no eixo). Um ângulo de visão amplo como este indica um padrão de emissão Lambertiano ou quase-Lambertiano, adequado para iluminação de área.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Os valores típicos são x=0.294, y=0.286. Estas coordenadas definem o ponto de cor da luz branca no diagrama de cromaticidade CIE 1931, indicando uma temperatura de cor branca fria ou neutra.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2.55 V (mín.) a 3.15 V (máx.) a 5 mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir corrente. O valor real para uma unidade específica depende do seu código de bin.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 10 μA quando é aplicada uma tensão reversa de 5V. Uma corrente reversa baixa é desejável.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de cor, brilho e características elétricas.

3.1 Binning da Tensão Direta (V_F)

A V_Fé categorizada em seis bins (V1 a V6), cada um com uma faixa de 0.1V de 2.55V a 3.15V a I_F= 5mA. Uma tolerância de ±0.05V é aplicada a cada bin. Selecionar LEDs do mesmo bin de V_Fajuda a manter uma distribuição uniforme de corrente quando múltiplos LEDs estão conectados em paralelo.

3.2 Binning da Intensidade Luminosa (I_V)

A intensidade luminosa é classificada em três bins (P, Q, R) com valores mínimos de 45.0, 71.0 e 112.0 mcd, respetivamente, todos a I_F= 5mA. O máximo para o bin R é 180.0 mcd. Uma tolerância de ±15% é aplicada a cada bin. Este binning é crucial para aplicações que requerem níveis de brilho consistentes em múltiplos LEDs.

3.3 Binning do Tom (Cromaticidade)

O ponto de cor é definido dentro de seis regiões (S1 a S6) no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Cada bin é um quadrilátero definido por limites específicos de coordenadas (x, y). Uma tolerância de ±0.01 é aplicada às coordenadas. Este sistema garante uniformidade de cor, o que é crítico para aplicações de retroiluminação e iluminação estética. O diagrama fornecido mapeia visualmente estas regiões S1-S6.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na ficha técnica (ex.: Figura 6 para ângulo de visão, Figura 1 para cromaticidade), o seu comportamento típico pode ser descrito com base na física padrão dos LEDs.

• Característica I-V (Corrente-Tensão):A tensão direta (V_F) exibe uma relação logarítmica com a corrente direta (I_F). Um pequeno aumento em V_Fleva a um grande aumento em I_Fassim que a tensão de condução é excedida. A V_Ftambém tem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que diminui ligeiramente à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente:A saída de luz (I_V) é geralmente proporcional à corrente direta na faixa de operação normal. No entanto, a eficiência pode cair a correntes muito altas devido ao aumento de calor e efeitos de droop no material semicondutor.
• Dependência da Temperatura:A intensidade luminosa dos LEDs brancos baseados em InGaN tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção sobe. Este é um fator crítico para a gestão térmica em aplicações de alta potência ou alta densidade.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED apresenta um footprint de encapsulamento padrão EIA (Electronic Industries Alliance). Uma especificação chave é o seu perfil ultrafino de 0.35 mm. São fornecidos desenhos dimensionais detalhados, especificando o comprimento, largura, altura, tamanhos dos terminais e as suas tolerâncias posicionais (tipicamente ±0.10 mm).

5.2 Design dos Terminais e Polaridade

A ficha técnica inclui dimensões sugeridas para as pastilhas de soldadura no layout da PCB (Placa de Circuito Impresso). Um design adequado das pastilhas é essencial para a formação fiável das juntas de solda e para a resistência mecânica. O componente tem terminais de ânodo e cátodo; a polaridade correta deve ser observada durante a montagem para garantir o funcionamento adequado.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldadura por Reflow

O componente é totalmente compatível com processos de soldadura por reflow por infravermelhos (IR). É fornecido um perfil recomendado, com parâmetros-chave incluindo uma zona de pré-aquecimento (150-200°C), uma temperatura de pico máxima de 260°C e um tempo acima do líquido não superior a 10 segundos. O perfil deve cumprir as normas JEDEC para evitar choque térmico.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

• Sensibilidade à Humidade:Os LEDs são embalados em sacos barreira à humidade com dessecante. Uma vez aberta a embalagem original, os componentes devem ser utilizados dentro de 672 horas (28 dias) ou devem ser cozidos a 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura se armazenados por mais tempo.
• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):Os LEDs são sensíveis à eletricidade estática. Controlos adequados de ESD, como estações de trabalho aterradas, pulseiras antiestáticas e recipientes condutores, são obrigatórios durante o manuseamento.
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser utilizados solventes especificados como álcool etílico ou álcool isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. Produtos químicos não especificados podem danificar a lente de epóxi.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada de 8mm de largura enrolada em bobinas de 7 polegadas (178mm) de diâmetro. Cada bobina contém 5000 peças. Para quantidades inferiores a uma bobina completa, está disponível uma quantidade mínima de embalagem de 500 peças. As especificações da fita e bobina estão em conformidade com as normas ANSI/EIA 481-1, garantindo compatibilidade com alimentadores automáticos.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é ideal para aplicações com espaço limitado, como retroiluminação de teclados de dispositivos móveis, indicadores de estado em portáteis ou tablets ultrafinos, indicadores de painel em tabliês automóveis e iluminação decorativa em dispositivos eletrónicos de consumo. O seu amplo ângulo de visão torna-o adequado para iluminação uniforme de pequenas áreas ou guias de luz.

8.2 Considerações de Design de Circuito

• Limitação de Corrente:Um LED é um dispositivo controlado por corrente. Um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de corrente constante é essencial para evitar exceder a corrente direta contínua máxima, o que levaria a uma degradação rápida.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir uma área de cobre adequada na PCB ou vias térmicas sob a pastilha térmica do LED (se presente) ajuda a dissipar calor, mantendo a saída luminosa e a longevidade.
• Conexões em Paralelo:Conectar LEDs diretamente em paralelo geralmente não é recomendado devido a variações na V_F. Se necessário, utilizar LEDs do mesmo bin de V_Fe incluir resistências em série de baixo valor individuais para cada LED pode ajudar a equilibrar as correntes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal fator diferenciador deste LED é a sua espessura de 0.35mm, que é excecionalmente baixa para um LED SMD padrão. Comparado com encapsulamentos mais espessos (ex.: 0.6mm ou 1.0mm), isto permite o design de produtos finais ainda mais finos. A combinação de alto brilho (até 180 mcd a 5mA) dentro deste perfil fino oferece uma relação brilho-tamanho favorável. A estrutura de binning definida para cor e intensidade proporciona um nível de consistência que pode não ser garantido com LEDs comoditizados sem binning ou com binning amplo.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre Corrente Direta de Pico e Corrente Direta Contínua?

A Corrente Direta Contínua (20 mA) é o limite seguro para operação contínua. A Corrente Direta de Pico (100 mA) é um valor muito mais alto permitido apenas para pulsos muito curtos (0.1ms) com um baixo ciclo de trabalho (10%). Exceder a classificação de corrente contínua, mesmo que brevemente, pode causar dano permanente.

10.2 Como interpreto os códigos de Bin de Cromaticidade (S1-S6)?

Os códigos S definem regiões no gráfico de cores CIE. S1 e S2 representam tons de branco mais frios (maior conteúdo de azul), enquanto S5 e S6 representam tons de branco mais quentes (maior conteúdo de amarelo/vermelho). S3 e S4 estão tipicamente na região do branco neutro. Os designers devem especificar o(s) bin(s) necessário(s) com base nas necessidades de temperatura de cor da sua aplicação.

10.3 Posso usar um ferro de soldar em vez de reflow?

A soldadura manual com ferro é possível, mas não recomendada para produção em volume. Se necessário, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de soldadura por terminal deve ser limitado a um máximo de 3 segundos. Deve-se ter cuidado para evitar tensão mecânica e calor localizado excessivo no componente.

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

Exemplo 1: Indicador de Estado em Dispositivo Móvel:Um designer precisa de um único LED branco brilhante para indicar o estado de carregamento. Seleciona um LED do bin de brilho R para alta visibilidade. Alimenta-o a 10 mA usando um pino GPIO de um microcontrolador com um resistor em série calculado como (Tensão de Alimentação - V_F) / 0.01A. Escolhe um LED do bin de tensão V3 (2.75-2.85V) para um comportamento previsível. A altura de 0.35mm cabe dentro do rebordo ultrafino do dispositivo.

Exemplo 2: Retroiluminação de um Pequeno LCD:Um engenheiro precisa de iluminar uniformemente um LCD monocromático de 2 polegadas a partir do lado usando um guia de luz. Utiliza quatro LEDs colocados ao longo de uma borda. Para garantir cor e brilho uniformes, especifica que todos os LEDs devem vir do mesmo bin de Tom (ex.: S4) e do mesmo bin de Intensidade Luminosa (ex.: Q). Estão conectados em série e alimentados por um driver de corrente constante ajustado para 15 mA para garantir saída consistente e simplificar o circuito.

12. Introdução ao Princípio Técnico

Este LED é baseado na tecnologia semicondutora de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). O núcleo de um LED branco é tipicamente um chip emissor de azul de InGaN. Uma camada de fósforo, frequentemente composta por granada de alumínio e ítrio (YAG) dopada com cério, é depositada sobre este chip. Quando a luz azul do chip excita o fósforo, este converte uma parte dos fotões azuis em luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela emitida é percebida pelo olho humano como branca. A mistura específica de fósforos determina a temperatura de cor correlacionada (CCT), resultando em luz branca fria, neutra ou quente. O encapsulamento ultrafino é alcançado através de técnicas avançadas de encapsulamento e moldagem a nível de wafer.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência nos LEDs SMD para eletrónica de consumo continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), footprints mais pequenos e perfis mais finos, permitindo produtos finais cada vez mais finos. Há também um forte foco na melhoria do índice de reprodução de cor (IRC) para melhor qualidade de luz e em tolerâncias de binning mais apertadas para reduzir a variação de cor e brilho em lotes de produção. Além disso, a integração de circuitos integrados driver diretamente com os encapsulamentos de LED ("módulos LED" ou "LEDs inteligentes") está a tornar-se mais comum para simplificar o design. A tecnologia subjacente de InGaN também está a ser refinada para maior densidade de potência e fiabilidade. As regulamentações ambientais continuam a impulsionar a eliminação de substâncias perigosas, solidificando a conformidade RoHS como um requisito padrão.