Folha de Especificações Técnicas - LED Branco 0.2W Série 3020 - Dimensões 3.0x2.0mm - Tensão 3.2V - Potência 0.2W - 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 para aplicações de iluminação geral. Este LED branco de chip único oferece um equilíbrio entre eficiência, confiabilidade e custo-benefício, sendo adequado para uma ampla gama de soluções de iluminação interna e externa. As suas principais vantagens incluem um footprint padrão 3020, saída luminosa consistente e robusto desempenho térmico dentro da sua faixa operacional especificada.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos (Ts=25°C)

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):Soldagem por refluxo a 230°C ou 260°C por no máximo 10 segundos.

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

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

• 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 Classificação

O produto utiliza um sistema abrangente de classificação para garantir a consistência de cor e desempenho para as aplicações finais.

3.1 Classificação do Fluxo Luminoso

Para a cor especificada (Branco Frio com IRC 85, CCT >5000K), o fluxo luminoso é medido a uma corrente direta de 60mA. As classes são definidas da seguinte forma:

• Código C8:16 lm (Mín) a 17 lm (Máx)
• Código C9:17 lm (Mín) a 18 lm (Máx)
• Código D1:18 lm (Mín) a 19 lm (Máx)
• Código D2:19 lm (Mín) a 20 lm (Máx)

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

3.2 Classificação da Tensão Direta

A tensão direta é classificada para auxiliar no projeto do circuito para regulação de corrente.

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

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

3.3 Classificação da Cromaticidade

A cor do LED é definida dentro de regiões específicas no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Para a variante Branco Frio (CCT >5000K, até 20000K), as coordenadas de cromaticidade são limitadas por regiões poligonais definidas (por exemplo, Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1 conforme listado na folha de dados). Isto garante que a luz branca emitida esteja dentro de uma faixa de cor aceitável. O desvio permitido para as coordenadas de cromaticidade é de ±0.005.

A tolerância para o Índice de Reprodução de Cor (IRC) é de ±2.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

A curva I-V é característica de um diodo semicondutor. Para este LED, a tensão direta aumenta de forma não linear com a corrente. Na corrente operacional típica de 60mA, a tensão direta é de aproximadamente 3.2V. Os projetistas devem usar circuitos limitadores de corrente, e não fontes de tensão, para alimentar o LED de forma confiável.

4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo

A saída luminosa aumenta com a corrente direta, mas eventualmente satura e pode diminuir em correntes muito altas devido a efeitos térmicos. A curva mostra que operar na ou abaixo da corrente recomendada de 60mA proporciona eficiência e longevidade ideais.

4.3 Temperatura de Junção vs. Potência Espectral Relativa

À medida que a temperatura de junção (Tj) aumenta, a distribuição de potência espectral pode mudar. Para LEDs brancos, isto muitas vezes se manifesta como uma mudança na temperatura de cor correlacionada (CCT) e uma potencial diminuição no fluxo luminoso. Manter uma baixa temperatura de junção através de uma gestão térmica adequada é crucial para a estabilidade da cor e manutenção da saída de luz.

4.4 Distribuição de Potência Espectral Relativa

A curva espectral para um LED branco (tipicamente convertido por fósforo) mostra um pico amplo na região azul do chip primário e uma emissão mais ampla de amarelo/vermelho do fósforo. A forma exata varia com a CCT (por exemplo, 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K), com CCTs mais frias tendo mais conteúdo azul e CCTs mais quentes tendo mais conteúdo amarelo/vermelho.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O LED segue o footprint padrão 3020: aproximadamente 3.0mm de comprimento e 2.0mm de largura. Desenhos dimensionais detalhados com tolerâncias (±0.10mm para dimensões .X, ±0.05mm para dimensões .XX) são fornecidos na folha de dados para referência de layout da PCB.

5.2 Padrão de Terminais e Design do Estêncil

O layout recomendado para os terminais de solda e as dimensões de abertura do estêncil são especificados para garantir a formação confiável das juntas de solda durante o refluxo. A adesão a estas diretrizes é importante para o alinhamento correto, transferência de calor e estabilidade mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Sensibilidade à Umidade e Secagem

Este LED 3020 é classificado como sensível à umidade de acordo com a IPC/JEDEC J-STD-020C. Se a embalagem de barreira de umidade original for aberta e os componentes forem expostos à umidade ambiente, eles devem ser secos antes da soldagem por refluxo para evitar danos do tipo "popcorn".

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

6.2 Condições de Armazenamento

• Embalagem Não Aberta:Temperatura 5-30°C, Umidade <85%.
• Embalagem Aberta:Utilizar dentro de 12 horas. Armazenar a 5-30°C, Umidade <60%, de preferência em recipiente selado com dessecante ou em gabinete de nitrogênio.
• Se exposto por >12 horas, é necessária secagem (60°C/24h) antes do uso.

6.3 Perfis de Soldagem por Refluxo

Dois perfis de refluxo padrão são fornecidos:

• Solda sem Chumbo:Temperatura de pico 230°C ou 260°C, com o tempo acima do líquido (TAL) controlado.
• Solda com Chumbo:Perfil de temperatura correspondente mais baixo.

É fundamental seguir as taxas recomendadas de aquecimento, imersão, refluxo e resfriamento para minimizar o stress térmico no pacote do LED e no chip interno.

7. Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são dispositivos semicondutores suscetíveis a danos por ESD, particularmente os tipos branco, verde, azul e roxo.

• Danos Potenciais:A ESD pode causar falha imediata (LED morto) ou dano latente, levando a redução de brilho, mudança de cor ou vida útil reduzida.
• Medidas de Proteção:
  • Utilizar estações de trabalho e pisos antiestáticos aterrados.
  • Os operadores devem usar pulseiras, luvas e vestimentas antiestáticas.
  • Utilizar ionizadores e garantir que o equipamento de soldagem esteja devidamente aterrado.
  • Utilizar materiais de embalagem antiestáticos.

8. Considerações de Aplicação e Projeto

8.1 Projeto do Circuito

• Método de Acionamento:Utilize sempre um driver de corrente constante. Evite a conexão direta a uma fonte de tensão.
• Limitação de Corrente:É altamente recomendável incluir um resistor em série para cada string de LEDs para estabilização adicional da corrente e proteção, mesmo quando se utiliza um driver de corrente constante.
• Polaridade:Observe a orientação correta do ânodo/cátodo durante a montagem.
• Sequenciamento de Energia:Ao testar, conecte a saída do driver ao LED primeiro, depois energize a entrada do driver para evitar picos de tensão.

8.2 Precauções de Manuseio

O manuseio inadequado pode causar danos físicos e ópticos:

• Evite Dedos:Não manuseie a lente de silicone com os dedos desprotegidos, pois óleos e pressão podem contaminar a superfície ou danificar os fios de ligação/chip.
• Evite Pinças:Não aperte o corpo de silicone com pinças, pois isso pode esmagar o chip ou quebrar as ligações.
• Use o Bocal Correto:Para pick-and-place, use um bocal de vácuo com tamanho apropriado para evitar pressionar o silicone macio.
• Evite Quedas:Previne deformação dos terminais.
• Pós-Montagem:Não empilhe PCBs montadas diretamente umas sobre as outras, pois isso pode arranhar as lentes e aplicar pressão aos componentes.

9. Regra de Nomenclatura do Produto

O número de parte segue um sistema de codificação específico:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

As definições dos códigos-chave incluem:

• Código do Pacote (ex., 34):Footprint 3020.
• Código de Contagem de Chips (ex., S):'S' para chip único de baixa potência.
• Código de Cor (ex., W):'W' para Branco Frio (>5000K). Outros códigos: L (Branco Quente), C (Branco Neutro), R (Vermelho), etc.
• Código de Óptica (ex., 00):'00' para sem lente primária.
• Código da Classe de Fluxo Luminoso (ex., D1):Especifica a faixa de saída luminosa.
• Código da Classe de Tensão Direta (ex., D):Especifica a faixa de Vf.

10. Cenários de Aplicação Típicos

Devido ao seu tamanho compacto, boa eficiência e desempenho confiável, o LED branco 0.2W 3020 é bem adequado para:

• Retroiluminação:Monitores LCD, painéis indicadores, sinalização.
• Iluminação Decorativa:Tiras de LED, iluminação de contorno, iluminação de destaque.
• Iluminação Geral:Integrado em lâmpadas, downlights e painéis de luz onde múltiplos LEDs são usados em uma matriz.
• Eletrônicos de Consumo:Indicadores de status, retroiluminação de teclado.

11. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a pacotes anteriores como o 3528, o 3020 oferece um footprint mais compacto, permitindo layouts de PCB de maior densidade e potencialmente melhor gestão térmica devido a uma estrutura interna diferente. A sua classificação de potência de 0.2W coloca-o entre LEDs indicadores de muito baixa potência e LEDs de iluminação de maior potência, oferecendo um bom compromisso entre saída de luz e consumo de energia para muitas aplicações. O sistema detalhado de classificação para fluxo, tensão e cromaticidade fornece aos projetistas a previsibilidade necessária para uma qualidade consistente do produto final.

12. Perguntas Frequentes (FAQ)

12.1 Por que a secagem é necessária antes da soldagem?

O pacote do LED pode absorver umidade do ar. Durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura, esta umidade rapidamente se transforma em vapor, criando pressão interna que pode deslaminar o pacote ou rachar o chip, levando à falha. A secagem remove esta umidade absorvida.

12.2 Posso alimentar este LED diretamente com uma fonte de 3.3V?

Não. A tensão direta varia conforme a classe e com a temperatura. Uma fonte de 3.3V poderia causar corrente excessiva em uma classe de Vf baixa, levando a superaquecimento e falha. Utilize sempre um driver de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor limitador de corrente em série.

12.3 Qual é o propósito dos diferentes códigos de classificação?

A classificação garante consistência. Ao selecionar LEDs da mesma classe de fluxo e cromaticidade, um produto de iluminação terá brilho e cor uniformes. Selecionar de uma classe de tensão específica pode simplificar o projeto do circuito de regulação de corrente.

12.4 Quão crítica é a gestão térmica?

Muito crítica. Exceder a temperatura máxima de junção (125°C) reduzirá drasticamente a vida útil do LED e causará mudança de cor. A PCB deve ser projetada para atuar como um dissipador de calor, e o LED não deve ser operado em correntes máximas absolutas sem resfriamento adequado.

13. Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetando uma tira de LED linear para iluminação de destaque arquitetônica.

• Seleção:O LED 3020 é escolhido pelo seu tamanho compacto, permitindo muitos LEDs por metro para linhas de luz suaves, e a sua classificação de potência de 0.2W mantém a potência total da tira gerenciável.
• Classificação:LEDs de uma única classe de fluxo luminoso (ex., D1) e classe de cromaticidade são especificados para garantir brilho e cor consistentes ao longo de toda a tira.
• Circuito:Os LEDs são dispostos em strings série-paralelo. Um driver de corrente constante é usado, com um pequeno resistor em série em cada string paralela para balanceamento de corrente adicional e proteção, conforme o circuito recomendado na folha de dados (Figura 2).
• Térmica:A tira utiliza uma PCB de alumínio para dissipar efetivamente o calor dos LEDs, mantendo a temperatura de junção bem abaixo da classificação máxima durante a operação contínua.
• Montagem:O fabricante contratado segue rigorosamente as diretrizes de manuseio, armazenamento e refluxo para alcançar um alto rendimento de primeira passagem.

14. Princípio de Funcionamento

Um LED branco tipicamente consiste em um chip semicondutor emissor de luz azul (geralmente baseado em InGaN) revestido com um fósforo amarelo. Quando a corrente flui através do chip, ele emite luz azul. Parte desta luz azul é absorvida pelo fósforo, que a reemite como luz amarela de amplo espectro. A mistura da luz azul restante e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de azul para amarelo determina a temperatura de cor correlacionada (CCT) da luz branca.

15. Tendências Tecnológicas

A tendência geral em LEDs SMD como o 3020 é em direção a maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), melhor índice de reprodução de cor (IRC) e melhor consistência de cor entre lotes. Há também desenvolvimento contínuo em confiabilidade e vida útil sob várias condições operacionais. Além disso, a tecnologia de embalagem continua a evoluir para permitir maior densidade de potência e melhor desempenho térmico de footprints cada vez menores. Os princípios de classificação cuidadosa, manuseio de sensibilidade à umidade e proteção ESD permanecem fundamentais para a qualidade e confiabilidade em todas as gerações da tecnologia LED.