Especificação Técnica LED Série 3020 - 3.0x2.0mm - 3.2V - 0.5W - Branco - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 3020 é um LED de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho e chip único, projetado para aplicações de iluminação geral que exigem desempenho confiável e saída de cor consistente. Este LED branco de 0.5W oferece um equilíbrio entre eficiência, fluxo luminoso e gestão térmica numa pegada compacta de 3.0mm x 2.0mm.

Vantagens Principais:As principais vantagens desta série incluem o seu sistema padronizado de binning para temperatura de cor e fluxo luminoso, garantindo consistência de cor nas séries de produção. Apresenta um ângulo de visão amplo de 110 graus, sendo adequado para aplicações que requerem iluminação difusa. O produto é projetado para cumprir os padrões da indústria para sensibilidade à humidade e soldadura por refluxo.

Mercado-Alvo:Este LED destina-se a fabricantes de módulos LED, painéis de luz, unidades de retroiluminação, iluminação decorativa e outras aplicações onde é necessária uma fonte de luz branca compacta, eficiente e consistente.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes parâmetros definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no LED. A operação nestas condições não é garantida.

• Corrente Direta (IF):200 mA (Contínua)
• Corrente de Pulsos Direta (IFP):300 mA (Largura do pulso ≤10ms, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (PD):680 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 Soldadura (Tsld):Soldadura por refluxo a 230°C ou 260°C por um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas Típicas

Medidas numa condição de teste padrão de temperatura do ponto de solda (Ts) a 25°C.

• Tensão Direta (VF):Típica 3.2V, Máxima 3.5V (a IF=150mA)
• Tensão Reversa (VR):5V
• Corrente Reversa (IR):Máximo 10 µA
• Ângulo de Visão (2θ1/2):110°

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto emprega um sistema abrangente de binning para garantir consistência elétrica e óptica. As encomendas especificam valores mínimos para o fluxo luminoso e regiões de cromaticidade definidas para a temperatura de cor.

3.1 Binning de Temperatura de Cor (CCT)

O LED está disponível em vários bins padrão de Temperatura de Cor Correlacionada (CCT), cada um definido por uma CCT alvo e uma elipse de cromaticidade específica no diagrama CIE.

• 2725K ±145K (Bin: 27M5)
• 3045K ±175K (Bin: 30M5)
• 3985K ±275K (Bin: 40M5)
• 5028K ±283K (Bin: 50M5)
• 5665K ±355K (Bin: 57M7)
• 6530K ±510K (Bin: 65M7)

Nota:A encomenda do produto especifica a região de cromaticidade, não um valor máximo de CCT. Os produtos enviados estarão sempre dentro da elipse de cromaticidade encomendada.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo é agrupado com base na Temperatura de Cor e no Índice de Reprodução de Cor (CRI). As tabelas definem valores mínimos e típicos a 150mA. Os códigos de fluxo padrão (E5, E6, E7, etc.) representam uma gama em lúmens.

Exemplo para CRI 70, Branco Neutro (3700-5000K):

• Código E6: 50-54 lm (Mín-Típ)
• Código E7: 54-58 lm
• Código E8: 58-62 lm
• Código E9: 62-66 lm

Existem tabelas semelhantes para Branco Quente, Branco Frio e as suas respetivas versões de alto CRI (80 CRI).

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é agrupada para garantir tensão de cadeia consistente em configurações em série.

• Código B: 2.8 - 2.9V
• Código C: 2.9 - 3.0V
• Código D: 3.0 - 3.1V
• Código E: 3.1 - 3.2V
• Código F: 3.2 - 3.3V
• Código G: 3.3 - 3.4V
• Código H: 3.4 - 3.5V

3.4 Dados da Elipse de Cromaticidade

Cada bin de temperatura de cor corresponde a uma elipse específica no diagrama de cromaticidade CIE 1931, definida pelas suas coordenadas centrais (x, y), semi-eixo maior (b), semi-eixo menor (a) e ângulo de inclinação (Φ). Estes dados são cruciais para mistura de cores precisa e controlo de qualidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Curva Característica IV

A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (IV) mostra a relação exponencial típica. Na corrente de operação recomendada de 150mA, a tensão direta situa-se tipicamente em torno de 3.2V. Os projetistas devem usar drivers limitadores de corrente, e não fontes de tensão, para garantir operação estável.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva ilustra a relação entre a corrente de acionamento e a saída de luz. O fluxo luminoso aumenta com a corrente, mas exibe uma tendência sub-linear a correntes mais altas devido ao aumento da temperatura de junção e à queda de eficiência. Não é recomendado operar significativamente acima de 150mA para uma vida útil e eficiência ótimas.

4.3 Distribuição Espectral de Potência (SPD)

A curva de energia espectral relativa mostra o espectro de emissão para diferentes gamas de CCT (ex.: 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). CCTs mais quentes têm mais energia na região vermelha/amarela, enquanto CCTs mais frias têm um pico mais azulado. A curva é essencial para calcular métricas de reprodução de cor.

4.4 Temperatura de Junção vs. Energia Espectral Relativa

Este gráfico descreve como a saída espectral se desloca com o aumento da temperatura de junção (Tj). Tipicamente, à medida que Tj sobe, o comprimento de onda de pico pode deslocar-se ligeiramente e a intensidade global pode diminuir. Isto sublinha a importância de uma gestão térmica eficaz no design da aplicação para manter cor e saída de luz consistentes.

5. Informação Mecânica e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED tem uma pegada SMD padrão 3020 (3.0mm x 2.0mm). Desenhos dimensionais detalhados especificam o corpo do pacote, a lente e as dimensões dos terminais com as tolerâncias associadas (ex.: ±0.10mm para dimensões .X, ±0.05mm para dimensões .XX).

5.2 Padrão de Contactos e Design do Estêncil

São fornecidos desenhos separados para o padrão de contactos recomendado na PCB (layout dos contactos) e para o design do estêncil de pasta de solda. Seguir estas recomendações é crítico para alcançar uma formação adequada das juntas de solda, alinhamento e transferência térmica durante a soldadura por refluxo.

5.3 Identificação da Polaridade

O terminal do cátodo (negativo) está tipicamente marcado no pacote do LED, frequentemente com uma marca verde ou um entalhe na lente. A serigrafia e a pegada na PCB devem indicar claramente a polaridade para evitar montagem invertida.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Sensibilidade à Humidade e Secagem

O LED da série 3020 é classificado como sensível à humidade de acordo com a norma IPC/JEDEC J-STD-020C. A exposição à humidade ambiente após abrir o saco de barreira à humidade pode causar fissuras tipo "popcorn" ou outros danos durante o refluxo.

Armazenamento:Armazene os sacos fechados abaixo de 30°C/85% HR. Após abertura, armazene abaixo de 30°C/60% HR.

Requisitos de Secagem:Os LEDs que foram removidos da sua embalagem selada original e expostos às condições ambientais devem ser secos antes do refluxo.

Método de Secagem:Seque a 60°C durante 24 horas na bobina original. Não exceda os 60°C. Utilize dentro de 1 hora após a secagem ou armazene num armário seco (<20% HR).

6.2 Perfil de Soldadura por Refluxo

É aplicável um perfil de refluxo padrão sem chumbo. A temperatura de pico máxima nas juntas de solda do LED não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 230°C deve ser limitado a 10 segundos. Consulte as recomendações detalhadas do perfil para taxas de pré-aquecimento, imersão, refluxo e arrefecimento.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação da Embalagem

Os LEDs são normalmente fornecidos em fitas transportadoras relevadas enroladas em bobinas, adequadas para montagem automática pick-and-place. São especificadas quantidades padrão por bobina (ex.: 2000 ou 4000 peças por bobina). A bobina é embalada dentro de um saco de barreira à humidade com um cartão indicador de humidade.

7.2 Regra de Numeração do Modelo

O número de peça é estruturado para codificar atributos-chave: Série/Forma (ex.: 34 para 3020), Número de Chips (S para único), Código da Lente (00 para nenhuma, 01 com lente), Código de Cor (L/C/W para temperaturas de branco), Código Interno, Código de Fluxo Luminoso (ex.: E6) e Código de Tensão Direta (ex.: D). Um exemplo é T3400SLA-E6D.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Módulos LED e Módulos de Luz:Para luzes de painel, downlights e luminárias embutidas.
• Retroiluminação:Sinalização e ecrãs com iluminação lateral ou direta.
• Iluminação Decorativa:Tiras, cordões e iluminação de destaque.
• Eletrónica de Consumo:Iluminação indicadora ou de estado.

8.2 Considerações de Design

• Gestão Térmica:Use uma PCB com vias térmicas adequadas e, se necessário, um núcleo metálico (MCPCB) para dissipar calor e manter a temperatura de junção baixa para máxima vida útil e saída estável.
• Acionamento por Corrente:Use sempre um driver de corrente constante. A corrente de operação recomendada é de 150mA. A redução de potência pode ser necessária em ambientes de alta temperatura ambiente.
• Ótica:O ângulo de visão de 110 graus é adequado para iluminação difusa. Óticas secundárias (lentes, refletores) podem ser usadas para modificar o padrão do feixe.
• Proteção contra ESD:Implemente procedimentos padrão de manuseio de ESD durante a montagem, pois os LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com os pacotes 3528 mais antigos, a série 3020 oferece frequentemente uma maior densidade de potência (0.5W vs. 0.2W típico) numa pegada ligeiramente menor, permitindo designs mais compactos. O sistema padronizado e detalhado de binning para fluxo e tensão proporciona uma vantagem significativa para aplicações que requerem correspondência rigorosa de cor e brilho em grandes volumes de produção, reduzindo a necessidade de triagem ou calibração pós-produção pelo utilizador final.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre encomendar por fluxo mínimo vs. fluxo típico?

A especificação define os bins por um valor mínimo de fluxo luminoso. Isto significa que todos os LEDs enviados irão cumprir ou exceder esse valor mínimo. O valor \"típico\" é fornecido para referência, mas o fluxo real pode ser superior. Este sistema garante o desempenho enquanto permite a variação normal de fabrico acima do mínimo.

10.2 Por que é necessária a secagem e posso dispensá-la se usar os LEDs rapidamente?

A secagem é um processo crítico para remover a humidade absorvida do pacote de plástico. Mesmo uma breve exposição ao ar húmido pode ser suficiente para causar danos durante o processo de soldadura por refluxo a alta temperatura. Não é seguro dispensar a secagem com base apenas no tempo; a condição do cartão indicador de humidade dentro do saco original deve ser verificada para determinar se a secagem é necessária.

10.3 Posso acionar este LED a 200mA continuamente?

Embora 200mA seja a classificação de corrente contínua máxima absoluta, operar neste nível irá gerar calor significativo, reduzir a eficiência (lúmen por watt) e potencialmente encurtar a vida útil do LED. A condição de operação recomendada é de 150mA para um desempenho e fiabilidade ótimos. A operação a 200mA requer uma gestão térmica excecional.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

11.1 Projetando um Módulo LED de 12V

Cenário:Criar um módulo LED compacto com entrada de 12V e 6 LEDs em série.

Passos de Design:

1. Design Elétrico:Selecione LEDs do mesmo bin de tensão (ex.: Bin D: 3.0-3.1V). A tensão direta total para 6 LEDs será aproximadamente 18.0V a 18.6V, que é superior ao fornecimento de 12V. Portanto, é necessário um driver de corrente constante elevador (boost), e não uma simples resistência.
2. Design Térmico:Monte os LEDs numa PCB de núcleo de alumínio (MCPCB). Calcule a dissipação total de potência (~0.5W por LED * 6 = 3W) e garanta que a dissipação de calor é suficiente para manter a temperatura do ponto de solda do LED dentro da gama de operação especificada, idealmente abaixo de 60°C para uma longa vida útil.
3. Consistência Óptica:Encomende todos os LEDs do mesmo bin de fluxo luminoso (ex.: E7) e bin de temperatura de cor (ex.: 40M5 para 4000K) para garantir uniformidade de brilho e cor em todo o módulo.
4. Montagem:Siga precisamente as diretrizes de manuseio de humidade e soldadura por refluxo para evitar perdas de rendimento.

12. Princípios Técnicos

O LED opera com base no princípio da eletroluminescência num chip semicondutor, tipicamente baseado em InGaN para LEDs brancos. Um chip emissor de luz azul é revestido com uma camada de fósforo. Parte da luz azul é convertida pelo fósforo em comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho). A combinação da luz azul remanescente e da luz convertida pelo fósforo resulta na perceção de luz branca. A proporção entre luz azul e luz amarela/vermelha determina a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT). O Índice de Reprodução de Cor (CRI) é melhorado usando múltiplos fósforos para preencher lacunas no espectro. A tensão direta é uma característica da banda proibida do material semicondutor e da construção do chip.

13. Tendências da Indústria

A tendência geral em LEDs SMD de média potência, como a série 3020, é para maior eficácia (mais lúmens por watt), melhor consistência de cor (binning mais apertado) e maior fiabilidade a temperaturas de operação elevadas. Existe também uma procura por valores de CRI mais altos (90+) para aplicações que requerem excelente fidelidade de cor, como iluminação de retalho e museus. Além disso, a indústria continua a aperfeiçoar materiais e processos de embalagem resistentes à humidade para simplificar o manuseio e melhorar a robustez para uma gama mais ampla de ambientes de montagem. O desenvolvimento de novos sistemas de fósforo visa proporcionar melhor qualidade espectral e estabilidade ao longo da vida útil do LED.