Ficha Técnica do LED Branco LTW-008ZDCG - InGaN Branco - 20mA - 3.6V - 120mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um diodo emissor de luz (LED) branco de alta luminosidade, projetado para aplicações de tecnologia de montagem em superfície (SMT). O dispositivo utiliza um material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) para produzir luz branca, filtrada através de uma lente amarela. É embalado em fita de 8mm e fornecido em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, sendo totalmente compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place. O produto é classificado como verde e está em conformidade com a diretiva Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), indicando que é livre de chumbo. Seu design principal atende a aplicações que requerem iluminação branca confiável e consistente em um formato compacto.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (Pd):120 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o pacote do LED pode dissipar como calor sem exceder seus limites térmicos.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta é a corrente direta instantânea máxima permitida, tipicamente especificada sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para operação confiável de longo prazo.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. A aplicação de uma tensão reversa superior a este valor pode causar ruptura e danificar a junção do LED. A operação com tensão reversa contínua é proibida.
• Faixa de Temperatura de Operação (T_opr):-30°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente dentro da qual o LED foi projetado para funcionar corretamente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C. A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Condição de Soldagem por Refluxo:Suporta 260°C por 10 segundos, o que está alinhado com perfis típicos de refluxo de solda sem chumbo (ex.: J-STD-020D).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos em uma condição de teste padrão de Ta=25°C e I_F= 20 mA, salvo indicação em contrário.

• Intensidade Luminosa (I_V):Varia de um mínimo de 860 mcd a um valor típico de 1720 mcd. Isto mede a potência percebida da luz emitida em uma direção específica. O valor real é classificado (ver Seção 3). A medição segue a curva de resposta do olho CIE.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor máximo (no eixo). Indica um padrão de feixe relativamente amplo.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Os valores típicos são x=0,295, y=0,280 no diagrama de cromaticidade CIE 1931, definindo o ponto de cor branca. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada a estas coordenadas.
• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,9V a 3,6V a 20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação. Os valores reais são classificados (ver Seção 3).
• Tensão de Suporte a ESD:2000V (Modelo do Corpo Humano, HBM). Especifica a sensibilidade do dispositivo à descarga eletrostática, indicando um nível padrão de proteção. É fortemente recomendado o manuseio com precauções adequadas contra ESD (pulseiras aterradas, equipamentos aterrados).

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência de cor e desempenho na produção, os LEDs são classificados em categorias (bins) com base em parâmetros-chave.

3.1 Classificação da Tensão Direta (V_F)

Os LEDs são categorizados em bins (V0 a V6) com base na sua tensão direta em I_F= 20 mA. Cada bin tem uma faixa de 0,1V, desde V0 (2,9-3,0V) até V6 (3,5-3,6V). Uma tolerância de ±0,10V é aplicada dentro de cada bin. Isto permite que os projetistas selecionem LEDs com quedas de tensão estreitamente correspondentes para aplicações de compartilhamento de corrente em circuitos paralelos.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (I_V)

Os LEDs são classificados (S, T, A, B, C, D) de acordo com sua intensidade luminosa em I_F= 20 mA. Os bins variam de S (860-1000 mcd) a D (1580-1720 mcd). Uma tolerância de ±10% é especificada para cada bin. Isto permite a seleção para aplicações que requerem níveis de brilho específicos ou uniformidade entre múltiplos LEDs.

3.3 Classificação das Coordenadas de Cor (Categorias de Cor)

O documento fornece uma Tabela Detalhada de Categorias de Cor (ex.: A52, A53, BE1, BG3) definindo quadriláteros ou triângulos específicos no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Cada "categoria" especifica os limites de coordenadas (x, y) permitidos para a saída de luz branca. Esta classificação precisa é crítica para aplicações onde a consistência de cor é primordial, como retroiluminação ou sinalização. A tolerância de medição para estas coordenadas é de ±0,01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda

A Figura 1 na ficha técnica mostra a distribuição espectral de potência (SPD) da luz emitida. Para um LED branco que usa um chip InGaN azul com fósforo amarelo, a curva tipicamente mostra um pico dominante na região azul (em torno de 450-460 nm) do chip e um pico ou elevação mais ampla na região amarela/verde (em torno de 550-600 nm) gerada pelo fósforo. A combinação destes espectros resulta na percepção de luz branca. A largura total da curva abrange aproximadamente de 400 nm a 750 nm, cobrindo o espectro visível.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias do Pacote

O LED está em conformidade com um contorno padrão de pacote SMD da EIA. Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,05 mm, salvo especificação em contrário. As definições mecânicas-chave incluem:

• Distância A:A distância vertical entre a parte inferior do terminal de solda e o refletor. O mínimo é 0,05mm.
• Tolerância B:A tolerância de alinhamento entre os terminais de solda esquerdo e direito. O máximo é 0,03mm.
• Distância C:A distância lateral entre o terminal de solda e a parede do refletor. O mínimo é 0,05mm.

Estas dimensões são cruciais para o projeto das pastilhas da PCB e para garantir a formação adequada da junta de solda e a extração da luz.

5.2 Dimensões da Embalagem em Fita e Bobina

Desenhos detalhados especificam as dimensões da fita carregadora (tamanho do bolso, passo, etc.) e as dimensões da bobina (diâmetro de 7 polegadas). A embalagem segue as especificações EIA-481-1-B. Notas importantes incluem: 2000 peças por bobina, máximo de dois componentes ausentes consecutivos permitidos, e comprimentos especificados de fita líder/trilha (mínimo 20 cm no início, 50 cm no final).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com processos de soldagem por refluxo por infravermelho (IR) e fase de vapor. Um perfil de refluxo sem chumbo recomendado é referenciado, em conformidade com a J-STD-020D. O parâmetro crítico é a capacidade do dispositivo de suportar uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos. Seguir as taxas recomendadas de aquecimento, estabilização e resfriamento é essencial para prevenir choque térmico e garantir juntas de solda confiáveis.

6.2 Limpeza

Se a limpeza pós-soldagem for necessária, apenas produtos químicos específicos devem ser usados para evitar danificar o pacote do LED. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por menos de um minuto. O uso de líquidos químicos não especificados é proibido.

6.3 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

O produto é classificado como Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 3 de acordo com a JEDEC J-STD-020.

• Pacote Selado:Armazenar a ≤30°C e ≤90% UR. A vida útil na prateleira é de um ano quando armazenado na embalagem à prova de umidade original com dessecante.
• Pacote Aberto:Armazenar a ≤30°C e ≤60% UR. Os componentes devem ser soldados dentro de 168 horas (7 dias) após a exposição ao ambiente.
• Secagem (Baking):Se o cartão indicador de umidade ficar rosa (indicando >10% UR) ou se o tempo de vida útil de 168 horas for excedido, recomenda-se a secagem a 60°C por pelo menos 48 horas antes de resselar ou usar.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED SMD branco é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem iluminação branca compacta e eficiente, incluindo, mas não se limitando a:

• Indicadores de status e retroiluminação para eletrônicos de consumo (ex.: eletrodomésticos, equipamentos de áudio).
• Indicadores de painel e retroiluminação de interruptores em sistemas de controle industrial.
• Iluminação de uso geral em dispositivos portáteis.
• Iluminação decorativa e sinalização.

Nota Importante:A ficha técnica afirma explicitamente que estes LEDs são destinados a equipamentos eletrônicos comuns. Para aplicações com requisitos excepcionais de confiabilidade ou onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança), é necessária consulta ao fabricante antes da incorporação ao projeto.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um circuito driver de corrente constante. Não conecte diretamente a uma fonte de tensão. Opere na ou abaixo da corrente direta contínua recomendada de 30 mA.
• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que a PCB forneça alívio térmico adequado, especialmente ao operar em correntes altas ou em temperaturas ambientes elevadas, para permanecer dentro do limite de dissipação de potência de 120 mW.
• Proteção contra ESD:Implemente procedimentos padrão de manuseio contra ESD durante a montagem. Considere adicionar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outra proteção na placa de circuito se o LED estiver em uma localização exposta.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 110 graus fornece um feixe amplo. Para luz mais focada, ópticas secundárias (lentes) podem ser necessárias.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros números de peça não seja fornecida nesta ficha técnica única, as características diferenciadoras-chave deste LED podem ser inferidas:

• Ângulo de Visão Amplo (110°):Oferece iluminação mais ampla em comparação com LEDs de ângulo de visão mais estreito, adequado para iluminação de área em vez de iluminação pontual.
• Classificação Detalhada:A extensa classificação de V_F, I_Ve coordenadas de cor fornece alta consistência para aplicações que requerem desempenho correspondente entre múltiplas unidades.
• Embalagem Robusta:A compatibilidade com colocação automática e perfis padrão de refluxo sem chumbo (pico de 260°C) facilita a fabricação confiável em grande volume.
• Tecnologia InGaN:Fornece geração eficiente de luz branca típica dos projetos modernos de LED de alta luminosidade.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre a Corrente Direta de Pico (100mA) e a Corrente Direta Contínua (30mA)?

A Corrente Direta Contínua (30mA) é a corrente máxima para operação contínua e em estado estacionário. A Corrente Direta de Pico (100mA) é uma corrente muito mais alta que o LED pode suportar apenas por pulsos muito curtos (largura de 0,1ms) com um baixo ciclo de trabalho (10%). Isto é útil para aplicações como multiplexação ou dimerização por PWM, onde pulsos de alta corrente breves alcançam brilho instantâneo mais alto sem superaquecer o LED. Exceder continuamente a classificação de corrente contínua causará calor excessivo e degradação rápida.

9.2 Como interpretar as Coordenadas de Cromaticidade (x=0.295, y=0.280)?

Estas coordenadas traçam a cor da luz branca no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Este ponto específico tipicamente corresponde a uma temperatura de cor "branco frio" ou "branco luz do dia", frequentemente na faixa de 6000K-7000K. A tolerância de ±0,01 define uma pequena área no gráfico dentro da qual a cor de qualquer LED individual deste lote deve estar, garantindo uniformidade de cor.

9.3 Por que a condição de armazenamento é tão rigorosa (MSL 3)? O que acontece se eu exceder o tempo de vida útil de 168 horas?

Pacotes SMD podem absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, esta umidade retida pode rapidamente se transformar em vapor, causando delaminação interna, trincas ou o "efeito pipoca" do pacote plástico, o que pode destruir o LED. O MSL 3 e o limite de 168 horas definem um tempo de exposição seguro para a taxa específica de absorção de umidade deste pacote. Se excedido, a secagem (60°C por 48h) remove a umidade absorvida, restaurando o componente a um estado seco adequado para o refluxo.

10. Exemplo de Caso de Projeto e Uso

10.1 Projetando um Painel de Indicadores de Status

Cenário:Projetando um painel de controle com 10 indicadores de status de LED branco uniformes.

Etapas do Projeto:

1. Configuração da Corrente:Escolha um ponto de operação, ex.: I_F= 20 mA, para operação confiável e para usar diretamente os dados classificados da ficha técnica.
2. Cálculo da Tensão:Supondo uma fonte de alimentação de 5V (V_CC). Selecione LEDs do mesmo bin de V_F, ex.: V3 (3,2-3,3V). Use o valor típico (3,25V) para o cálculo. O resistor em série necessário R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3,25) / 0,020 = 87,5 Ω. Um resistor padrão de 91 Ω ou 82 Ω pode ser usado, ajustando ligeiramente a corrente.
3. Uniformidade do Brilho:Especifique LEDs do mesmo bin de I_V (ex.: Bin C: 1440-1580 mcd) para garantir que todos os indicadores tenham brilho percebido similar.
4. Uniformidade da Cor:Especifique LEDs da mesma Categoria de Cor (ex.: A63) para garantir que todas as luzes emitam um tom idêntico de branco, crítico para a consistência estética.
5. Layout da PCB:Siga as dimensões recomendadas para as pastilhas da ficha técnica. Certifique-se de que o projeto das pastilhas respeite as distâncias mínimas (A, C) até o corpo/refletor do LED para evitar curto-circuito e permitir a formação adequada do filete de solda.
6. Montagem:Use o perfil de refluxo por IR recomendado. Mantenha os LEDs em sacos selados até estarem prontos para montagem. Se o saco for aberto, complete a soldagem de todos os 10 LEDs dentro de 168 horas.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED branco opera com base no princípio da eletroluminescência em um semicondutor. O núcleo é um chip feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que emite luz azul quando elétrons se recombinam com lacunas através de sua banda proibida (bandgap) após a aplicação de uma tensão direta (tipicamente 2,9-3,6V). Para produzir luz branca, o chip emissor de azul é revestido com uma camada de fósforo de granada de alumínio e ítrio dopado com cério (YAG:Ce). Uma parte dos fótons azuis de alta energia do chip é absorvida pelo fósforo, que então re-emite luz amarela de menor energia através de um processo chamado fotoluminescência. A luz azul não absorvida restante se mistura com a luz amarela emitida, e o olho humano percebe esta combinação como branca. A lente amarela ainda difunde e molda a saída de luz final.

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia descrita nesta ficha técnica representa uma abordagem madura e amplamente adotada para gerar luz branca com LEDs. As principais tendências em andamento na indústria de LED em geral que se relacionam com tais componentes incluem:

• Aumento da Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas no projeto do chip InGaN, eficiência do fósforo e arquitetura do pacote levam a maior eficácia luminosa, significando mais saída de luz para a mesma potência elétrica de entrada.
• Melhoria da Qualidade da Cor:Desenvolvimento de misturas de múltiplos fósforos (ex.: adicionando fósforo vermelho) para melhorar o Índice de Reprodução de Cor (IRC), fornecendo reprodução de cores mais precisa e agradável sob a luz do LED.
• Miniaturização:A busca por dispositivos menores em eletrônicos de consumo impulsiona LEDs em formatos de pacote ainda menores, mantendo ou aumentando a saída de luz.
• Maior Confiabilidade e Vida Útil:Avanços em materiais (epóxi, fósforo, substratos) e projetos de gerenciamento térmico estão estendendo a vida útil operacional (L70, L90) dos LEDs, reduzindo custos de manutenção de longo prazo.
• Iluminação Inteligente e Conectada:Embora este seja um componente básico, o ecossistema está se movendo em direção a LEDs que são partes integrantes de sistemas inteligentes, frequentemente exigindo drivers compatíveis para dimerização, ajuste de cor e conectividade.