Especificação do Chip LED 3020 - Dimensões 3.0x2.0x0.8mm - Tensão 3.2V - Potência 0.2W - Luz de Fundo Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 3020 é um LED de montagem em superfície (SMD) compacto e de alto desempenho, projetado principalmente para aplicações de retroiluminação. Este LED branco de chip único e 0.2W oferece um equilíbrio entre eficiência, confiabilidade e custo-benefício, sendo adequado para uma ampla gama de eletrônicos de consumo, sinalização e aplicações indicadoras onde é necessária uma saída de luz branca consistente.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes parâmetros definem os limites operacionais do LED. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.

• Corrente Direta (IF):90 mA (Contínua)
• Corrente de Pulso Direta (IFP):120 mA (Largura do pulso ≤10ms, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (PD):297 mW
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +80°C
• Temperatura de Junção (Tj):125°C
• Temperatura de Soldagem (Tsld):230°C ou 260°C por 10 segundos (Reflow)

2.2 Características Eletro-Ópticas (Ts=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições padrão de teste.

• Tensão Direta (VF):3.2 V (Típico), 3.4 V (Máximo) em IF=60mA
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Corrente Reversa (IR):10 μA (Máximo)
• Ângulo de Visão (2θ1/2):110° (Típico)

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Para a variante Branco Frio com Índice de Reprodução de Cor (IRC) de 80+, o fluxo luminoso é medido a uma corrente direta de 60mA.

• Código C9:16 lm (Mín) a 17 lm (Máx)
• Código D1:17 lm (Mín) a 18 lm (Máx)

A tolerância para medição de fluxo luminoso é de ±7%.

3.2 Binning de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados de acordo com sua queda de tensão direta em uma corrente especificada.

• Código B:2.8 V a 2.9 V
• Código C:2.9 V a 3.0 V
• Código D:3.0 V a 3.1 V
• Código E:3.1 V a 3.2 V
• Código F:3.2 V a 3.3 V
• Código G:3.3 V a 3.4 V

A tolerância para medição de tensão é de ±0.08V.

3.3 Binning de Cromaticidade

O documento define regiões cromáticas específicas (ex.: Wa, Wb, Wc...) com limites de coordenadas (x, y) no diagrama CIE 1931 para temperaturas de cor na faixa de 10000-20000K. Isto garante que LEDs do mesmo bin terão cor percebida quase idêntica. O erro de coordenada permitido é de ±0.005.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A curva I-V mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão sobre ele. É não-linear, característica de um diodo. A tensão direta típica (Vf) é especificada em 60mA. Os projetistas usam esta curva para selecionar resistores limitadores de corrente apropriados ou projetar drivers de corrente constante.

4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo

Esta curva ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente direta. Embora a saída aumente com a corrente, a eficiência tipicamente diminui em correntes mais altas devido ao aumento dos efeitos térmicos. Operar na ou perto da corrente recomendada de 60mA garante o equilíbrio ideal entre brilho e longevidade.

4.3 Temperatura de Junção vs. Potência Espectral Relativa

Este gráfico demonstra o efeito da temperatura de junção na saída espectral do LED. À medida que a temperatura aumenta, a distribuição de potência espectral pode mudar, potencialmente afetando o ponto de cor (especialmente para LEDs brancos) e a saída de luz geral. O gerenciamento térmico adequado é crucial para manter o desempenho consistente.

4.4 Distribuição de Potência Espectral Relativa

A curva espectral traça a intensidade da luz emitida em cada comprimento de onda. Para este LED branco, a curva mostra um pico amplo na região azul (da emissão primária do chip) combinado com uma região amarelo-esverdeada mais ampla do revestimento de fósforo. A saída combinada resulta em luz branca. Diferentes temperaturas de cor correlacionadas (CCTs) como 2600-3700K (Branco Quente), 3700-5000K (Branco Neutro) e 5000-10000K (Branco Frio) têm formas espectrais distintas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Contorno

O encapsulamento do LED tem dimensões nominais de 3.0mm (Comprimento) x 2.0mm (Largura) x 0.8mm (Altura). Desenhos mecânicos detalhados com tolerâncias são fornecidos: dimensões .X têm tolerância de ±0.10mm, e dimensões .XX têm tolerância de ±0.05mm.

5.2 Layout dos Terminais e Design do Estêncil

Layout detalhado dos terminais (footprint) e desenhos recomendados de abertura do estêncil são fornecidos para orientar o projeto da PCB e a aplicação da pasta de solda para rendimento e confiabilidade de soldagem ideais. O projeto correto dos terminais é essencial para o auto-alinhamento durante o reflow e forte ligação mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Sensibilidade à Umidade e Secagem

Esta série de LED é classificada como sensível à umidade de acordo com a IPC/JEDEC J-STD-020C. Se a bolsa de barreira de umidade original for aberta e os componentes forem expostos à umidade ambiente, eles devem ser secos antes da soldagem por reflow para evitar danos do tipo "pipoca".

• Condição de Secagem:60°C por 24 horas.
• Pós-Secagem:Soldar dentro de 1 hora ou armazenar em ambiente seco (<20% UR).
• Não secar a temperaturas superiores a 60°C.

6.2 Condições de Armazenamento

• Bolsa Não Aberta:Temperatura 5-30°C, Umidade <85% UR.
• Bolsa Aberta:Temperatura 5-30°C, Umidade <60% UR. Armazenar em recipiente selado com dessecante ou gabinete de nitrogênio.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Usar dentro de 12 horas após abrir a bolsa.

6.3 Perfis de Soldagem por Reflow

Perfis de temperatura recomendados são fornecidos para processos de solda sem chumbo e com chumbo. Todas as temperaturas referem-se a medições na superfície superior do corpo do encapsulamento do LED.

• Perfil Sem Chumbo:Temperatura de pico tipicamente 230°C ou 260°C, com tempo acima do líquidus (TAL) controlado.
• Perfil com Chumbo:Temperatura de pico mais baixa, com TAL correspondente.

Aderir a estes perfis evita choque térmico e garante juntas de solda confiáveis sem danificar a estrutura interna do LED ou o encapsulante de silicone.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Proteção contra ESD (Descarga Eletrostática)

LEDs brancos são sensíveis à descarga eletrostática. A ESD pode causar falha imediata (LED morto) ou dano latente levando à redução do brilho, mudança de cor e vida útil encurtada.

Medidas de Proteção:

• Usar estações de trabalho e pisos antiestáticos aterrados.
• Os operadores devem usar pulseiras, luvas e roupas antiestáticas.
• Usar ionizadores para neutralizar cargas estáticas.
• Empregar materiais de embalagem e manuseio seguros para ESD.
• Garantir que o equipamento de soldagem esteja devidamente aterrado.

7.2 Projeto do Circuito

O projeto elétrico adequado é crítico para o desempenho e longevidade do LED.

• Método de Acionamento:Drivers de corrente constante são fortemente recomendados em vez de fontes de tensão constante para garantir saída de luz estável e proteger o LED de picos de corrente.
• Limitação de Corrente:Ao usar uma fonte de tensão, um resistor em série é obrigatório para cada string de LED para limitar a corrente. O projeto de circuito preferencial coloca um resistor por string em vez de compartilhar um resistor entre múltiplas strings paralelas, pois isso melhora a equalização de corrente e a confiabilidade.
• Polaridade:Sempre observar a polaridade correta ânodo/cátodo durante a montagem para evitar danos por polarização reversa.
• Sequência de Energização:Conectar o LED à saída do driver primeiro, depois energizar a entrada do driver para evitar transitórios de tensão.

7.3 Precauções de Manuseio

O manuseio físico pode danificar o LED.

• Evitar Dedos:Não manusear a lente de silicone com os dedos desprotegidos, pois óleos e umidade podem contaminar a superfície, reduzindo a saída de luz.
• Evitar Pinças:Não apertar o corpo de silicone com pinças, pois isso pode esmagar os fios de ligação (wire bonds) ou o chip, causando falha imediata.
• Captura Correta:Usar ferramentas de captura a vácuo com bocais de tamanho apropriado ao diâmetro interno do encapsulamento para evitar pressionar o silicone macio.
• Evitar Quedas:Quedas podem dobrar os terminais, dificultando a soldagem e causando problemas de posicionamento.
• Pós-Reflow:Não empilhar PCBs diretamente umas sobre as outras após a soldagem, pois isso pode arranhar as lentes e potencialmente esmagar os LEDs.

8. Regra de Numeração do Modelo

A convenção de nomenclatura do produto permite a identificação precisa das características do LED:

Formato:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• Código do Encapsulamento (ex.: 34):34 corresponde ao tamanho do encapsulamento 3020. Outros códigos existem para 285, 3014, 3030, 5050, 3528, etc.
• Código de Contagem de Chips:"S" denota um único chip de baixa potência (como neste produto de 0.2W).
• Código de Cor:"W" é usado para Branco Frio (>5000K). Outros códigos: L (Branco Quente), C (Branco Neutro), R (Vermelho), etc.
• Código de Óptica:"00" para sem lente primária, "01" para com lente.
• Código do Bin de Fluxo Luminoso:ex.: C9, D1.
• Código do Bin de Tensão Direta:ex.: B, C, D, E, F, G.

9. Cenários de Aplicação Típicos

O LED branco 3020 0.2W é idealmente adequado para aplicações que requerem retroiluminação fina e uniforme com brilho moderado.

• Retroiluminação de LCD:Unidades de retroiluminação por borda ou direta para telas LCD de pequeno a médio porte em eletrodomésticos, controles industriais e interiores automotivos.
• Sinalização e Iluminação Decorativa:Guias de luz e letreiros onde é necessária iluminação branca consistente.
• Iluminação Indicadora Geral:Indicadores de status, iluminação de painéis e detalhes decorativos em dispositivos eletrônicos.

10. FAQ Baseado em Parâmetros Técnicos

10.1 Qual é a corrente de operação recomendada?

Os parâmetros técnicos e dados de binning são especificados em 60mA. Esta é a corrente de operação típica recomendada para equilibrar brilho, eficiência e confiabilidade de longo prazo. Não deve exceder o máximo absoluto de 90mA de corrente contínua.

10.2 Por que a secagem é necessária antes da soldagem?

O encapsulamento do LED absorve umidade do ar. Durante o aquecimento rápido da soldagem por reflow, esta umidade pode vaporizar instantaneamente, criando pressão interna que pode deslaminar o encapsulamento, rachar o silicone ou quebrar os fios de ligação, levando à falha. A secagem remove esta umidade absorvida.

10.3 Como seleciono o bin de tensão correto para o meu projeto?

Escolha um bin de tensão que se alinhe com a faixa de tensão de saída do seu driver. Usar LEDs de um bin de tensão mais restrito (ex.: todos do bin "D") em uma configuração paralela resultará em melhor compartilhamento de corrente e brilho mais uniforme em comparação com a mistura de bins com diferentes tensões diretas.

10.4 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de 3.3V ou 5V?

Não. A tensão direta varia (2.8V a 3.4V por bins). Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fixa como 3.3V pode causar corrente excessiva em alguns LEDs (aqueles com Vf mais baixo) e corrente insuficiente em outros (aqueles com Vf mais alto). Você deve usar um driver de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série calculado para a tensão de alimentação específica e a tensão direta do LED.