Ficha Técnica do LED Branco 0.2W Série 3020 - Dimensões 3.0x2.0mm - Tensão 3.2V - Potência 0.2W - Documentação Técnica 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 que requerem fontes de luz branca confiáveis e energeticamente eficientes. Este LED branco de chip único e 0.2W oferece um equilíbrio entre eficácia luminosa, desempenho térmico e custo-benefício, tornando-o adequado para uma ampla gama de produtos de iluminação comercial e industrial.

Suas principais vantagens incluem um formato compacto de 3.0mm x 2.0mm, um amplo ângulo de visão de 110 graus e uma construção robusta adequada para processos padrão de soldagem por refluxo. O mercado-alvo abrange unidades de retroiluminação, iluminação decorativa, luzes indicadoras e integração em vários eletrônicos de consumo e sinalização.

2. Parâmetros e Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos (T_s=25°C)

Os seguintes parâmetros definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao LED. A operação sob estas condições não é garantida.

• Corrente Direta (I_F):80 mA (Contínua)
• Corrente de Pulso Direta (I_FP):120 mA (Largura do pulso ≤10ms, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (P_D):280 mW
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +80°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +80°C
• Temperatura de Junção (T_j):125°C
• Temperatura de Soldagem (T_sld):230°C ou 260°C por 10 segundos (Refluxo)

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_s=25°C, I_F=60mA)

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

• Tensão Direta (V_F):Típica 3.2V, Máxima 3.5V
• Tensão Reversa (V_R):5V
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 10 µA
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):110°

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins para garantir consistência de cor e brilho dentro de uma aplicação. O código de pedido define estes bins.

3.1 Regra de Numeração do Modelo

A estrutura do número de peça é: T [Código de Formato] [Contagem de Chips] [Código da Lente] [Código Interno] - [Código de Fluxo] [Código de CCT]. Por exemplo, T3400SLA corresponde a um formato 3020 (34), chip único de baixa potência (S), sem lente (00), código interno A, com bins específicos de fluxo e CCT definidos pelo sufixo final.

3.2 Binning de Temperatura de Cor Correlata (CCT)

Os LEDs são classificados em elipses de cromaticidade específicas no diagrama CIE para garantir uniformidade de cor. Os bins padrão de pedido são:

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

Cada bin é definido por um ponto central da elipse (x, y), raios dos eixos maior/menor e ângulo de rotação, em conformidade com os padrões de elipse MacAdam de 5 ou 7 passos para um controle rigoroso da cor.

3.3 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo é classificado pelo valor mínimo a 60mA. As tabelas definem as faixas mínima e típica de fluxo para Branco Quente (2700-3700K), Branco Neutro (3700-5000K) e Branco Frio (5000-7000K), cada um disponível em versões padrão (CRI≥70) e de alta reprodução de cor (CRI≥80). Os códigos variam de D1 (ex.: 18-19 lm mín.) a D8 (ex.: 25-26 lm mín.).

3.4 Binning de Tensão Direta

Para auxiliar no casamento de corrente em projetos com múltiplos LEDs, V_Fé classificado em passos de 0.1V. Os bins são: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 Tolerâncias de Medição

• Fluxo Luminoso: ±7%
• Tensão Direta: ±0.08V
• Índice de Reprodução de Cor (CRI): ±2
• Coordenadas de Cromaticidade: ±0.005

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Curva Característica Corrente-Tensão (I-V)

O gráfico mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. A curva é típica para um LED baseado em GaN, exibindo uma subida exponencial após a tensão de condução (~2.7V). Operar na corrente recomendada de 60mA garante eficiência e longevidade ideais, evitando a região de alta corrente onde a eficiência cai e a geração de calor aumenta significativamente.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra a dependência da saída de luz em relação à corrente de acionamento. Embora o fluxo aumente com a corrente, ele se torna sublinear em correntes mais altas devido à queda de eficiência e ao aumento da temperatura de junção. O ponto de operação de 60mA é escolhido para equilibrar saída e eficácia. Acionar acima do valor máximo absoluto (80mA contínua) reduz drasticamente a vida útil e a confiabilidade.

4.3 Distribuição Espectral de Potência (SPD)

A curva de energia espectral relativa mostra o espectro de emissão para diferentes faixas de CCT (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). LEDs de branco frio têm um pico azul mais forte do chip e menos luz amarela/vermelha convertida por fósforo, enquanto LEDs de branco quente mostram uma emissão de fósforo ampla mais pronunciada, resultando em um maior conteúdo espectral vermelho e uma temperatura de cor correlata mais baixa.

4.4 Temperatura de Junção vs. Energia Espectral Relativa

Este gráfico ilustra o efeito da temperatura de junção (T_j) no espectro do LED. À medida que T_jaumenta, a saída espectral total tipicamente diminui (queda de eficiência), e o pico de comprimento de onda pode se deslocar ligeiramente. O gerenciamento térmico eficaz é crucial para manter o ponto de cor e a saída de luz consistentes ao longo da vida útil do produto.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

O encapsulamento do LED tem dimensões de 3.0mm (comprimento) x 2.0mm (largura). O desenho dimensional especifica todas as medidas críticas, incluindo altura da lente e localização dos terminais. As tolerâncias são definidas como ±0.10mm para dimensões .X e ±0.05mm para dimensões .XX.

5.2 Layout dos Terminais e Projeto do Estêncil

Diagramas separados são fornecidos para o padrão de pistas recomendado na PCB (layout dos terminais) e para o projeto do estêncil de pasta de solda. O padrão de pistas garante a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica. O projeto do estêncil controla o volume de pasta de solda depositada, o que é crítico para obter juntas de solda confiáveis sem pontes ou solda insuficiente. Seguir estas diretrizes é essencial para uma montagem com alto rendimento.

5.3 Identificação de Polaridade

O cátodo é tipicamente marcado no encapsulamento do LED. O diagrama de layout dos terminais também indica as conexões do ânodo e do cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar polarização reversa, que pode danificar o LED em tensões que excedam a classificação de tensão reversa (5V).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Sensibilidade à Umidade e Secagem

O encapsulamento do LED 3020 é sensível à umidade (classificado MSL conforme IPC/JEDEC J-STD-020C). A exposição à umidade ambiente após a abertura da bolsa de barreira contra umidade pode levar a trincas tipo "pipoca" ou delaminação durante a soldagem por refluxo devido à rápida expansão do vapor.

• Armazenamento:Bolsas não abertas devem ser armazenadas abaixo de 30°C/85% UR. Após a abertura, armazenar a 5-30°C com a menor umidade possível (<20% UR recomendado).
• Vida Útil no Chão de Fábrica:O tempo entre a abertura da bolsa e o refluxo deve ser controlado. Verifique o cartão indicador de umidade dentro da bolsa imediatamente após a abertura.
• Condições de Secagem:Se os LEDs foram expostos à umidade além das especificações, eles devem ser secos antes do refluxo. Secagem recomendada: 60°C por 24 horas na bobina original. Não exceda 60°C. Use dentro de 1 hora após a secagem ou armazene em um gabinete seco (<20% UR).

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED pode suportar uma temperatura de pico de refluxo de 230°C ou 260°C por no máximo 10 segundos. Um perfil padrão de refluxo sem chumbo (SAC305) é aplicável. Certifique-se de que a taxa de aumento de temperatura seja controlada para minimizar o choque térmico. A classificação máxima de temperatura de soldagem fornecida não deve ser excedida para evitar danos à lente de epóxi, ao fósforo ou às ligações dos fios.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são normalmente fornecidos em fita e bobina para montagem automatizada pick-and-place. O tamanho específico da bobina e a quantidade de embalagem devem ser confirmados com o fornecedor. O pedido é feito usando o número de modelo completo, que especifica todos os parâmetros de binning: formato, contagem de chips, lente, CCT e fluxo luminoso. Combinações de bins personalizadas fora da oferta padrão podem estar disponíveis mediante solicitação.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Retroiluminação:Painéis com iluminação lateral ou direta para LCDs, sinalização e displays.
• Iluminação Decorativa:Iluminação de destaque, iluminação de contorno e iluminação de ambiente.
• Iluminação Geral:Integrado em lâmpadas, tubos e painéis como uma matriz.
• Luzes Indicadoras:Indicadores de status em eletrodomésticos e eletrônicos.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Use um driver de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para uma saída de luz estável e consistente. A corrente de operação recomendada é 60mA.
• Gerenciamento Térmico:Apesar de sua baixa potência, uma dissipação de calor eficaz é vital para manter o fluxo luminoso, a estabilidade da cor e a longa vida útil. Certifique-se de que a PCB tenha vias térmicas adequadas e área de cobre conectada ao terminal térmico do LED (se aplicável) ou aos terminais do cátodo.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 110 graus fornece iluminação ampla e difusa. Para feixes focados, são necessárias ópticas secundárias (lentes, refletores).
• Layout Elétrico:Mantenha os traços de acionamento curtos e largos para minimizar a queda de tensão. Em matrizes, considere conectar LEDs em série sempre que possível para garantir corrente idêntica, ou use strings paralelas com resistores limitadores de corrente individuais, selecionando LEDs do mesmo bin V_Fpara um melhor equilíbrio de corrente.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a encapsulamentos mais antigos como o 3528, o 3020 oferece um formato mais compacto, potencialmente maior densidade de projeto. Seu design de chip único e 0.2W fornece um bom equilíbrio para aplicações que precisam de mais luz do que um LED típico de 0.1W, mas onde o desafio térmico de um LED de 0.5W ou 1W é proibitivo. O amplo ângulo de feixe de 110 graus é um diferencial chave em relação aos LEDs de ângulo mais estreito, eliminando a necessidade de difusores em muitas aplicações e fornecendo iluminação mais uniforme.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Qual é a diferença entre a tensão direta típica e a máxima?

A V_Ftípica (3.2V) é o valor esperado para a maioria das unidades sob condições de teste. A V_Fmáxima (3.5V) é o limite superior garantido pela especificação. Seu circuito driver deve ser projetado para fornecer a corrente necessária mesmo se a V_Fdo LED estiver no valor máximo, especialmente quando os LEDs estão conectados em série.

10.2 Posso acionar este LED a 80mA continuamente?

Embora 80mA seja a classificação máxima absoluta de corrente contínua, operar neste limite gerará mais calor, reduzirá a eficácia luminosa (lm/W), acelerará a depreciação do lúmen e potencialmente encurtará a vida útil do LED. Para desempenho e confiabilidade ideais, a corrente de operação recomendada de 60mA deve ser usada.

10.3 Por que a secagem é necessária e como sei se meus LEDs precisam dela?

A secagem remove a umidade absorvida do encapsulamento plástico para evitar danos durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura. Verifique o cartão indicador de umidade dentro da bolsa selada de barreira contra umidade imediatamente após a abertura. Se o cartão mostrar que o limite de exposição à umidade foi excedido (ex.: o ponto rosa está mais escuro que a referência), ou se a bolsa foi aberta em um ambiente úmido além da vida útil permitida no chão de fábrica, a secagem é necessária.

10.4 Como interpreto o código de bin de fluxo luminoso (ex.: D5)?

O código de fluxo (D5) corresponde a um valor mínimo de fluxo luminoso a 60mA para um determinado bin de CCT e CRI. Por exemplo, um LED Branco Frio (5000-7000K), CRI≥70 com código D5 tem um fluxo mínimo de 22 lúmens e um máximo típico de 23 lúmens. Você deve projetar seu sistema com base no valor mínimo para garantir que os objetivos de desempenho sejam atendidos mesmo com unidades de binning inferior.

11. Estudo de Caso de Aplicação Prática

Cenário: Projeto de uma Barra de LED Linear.Um projetista está criando uma barra de luz de 24V e 0.6 metros usando o LED 3020. Visando uma iluminância específica, eles calculam a necessidade de 60 LEDs. Para alimentação de 24V, decidem por 7 LEDs em série (7 * 3.2V_tip= 22.4V), deixando margem para o regulador de corrente. Eles criariam 8 strings paralelas de LEDs em série de 7 (56 LEDs no total). Para garantir brilho uniforme, eles especificam todos os LEDs do mesmo bin de CCT (ex.: Branco Neutro 4000K, bin 40M5) e um bin de fluxo apertado (ex.: D5). Eles também especificam o mesmo bin V_F(ex.: bin F: 3.2-3.3V) para melhorar o equilíbrio de corrente entre as 8 strings paralelas. A PCB é projetada com uma camada de cobre de 2 oz e vias térmicas sob os terminais do LED conectadas a um substrato de alumínio para dissipação de calor. As instruções de montagem determinam a secagem das bobinas se a umidade do chão de fábrica for alta, seguida por um processo de refluxo controlado usando o perfil recomendado.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um LED branco é fundamentalmente um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua energia de banda proibida é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (o chip), liberando energia na forma de fótons. Esta emissão primária está tipicamente no espectro azul ou ultravioleta para chips baseados em GaN. Para produzir luz branca, uma parte desta luz primária é absorvida por um revestimento de fósforo (granada de ítrio e alumínio dopada com cério - YAG:Ce é comum) depositado sobre ou ao redor do chip. O fósforo converte os fótons de alta energia azul/UV em um amplo espectro de luz amarela de menor energia. A mistura da luz azul remanescente do chip e da luz amarela convertida do fósforo aparece branca para o olho humano. Ajustando a composição e espessura do fósforo, diferentes Temperaturas de Cor Correlatas (CCTs), de branco quente a branco frio, podem ser alcançadas.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência geral em LEDs SMD como o 3020 é em direção a uma maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cor (valores de CRI e R9 mais altos para reprodução de vermelho) e maior consistência de cor (binning mais apertado). Há também um foco em maior confiabilidade e longevidade sob temperaturas de operação mais altas, impulsionado pela demanda por luminárias mais compactas. Além disso, a indústria continua a desenvolver materiais de encapsulamento mais robustos e resistentes à umidade para simplificar os processos de manuseio e montagem. A busca por iluminação "centrada no ser humano" está levando a LEDs com CCT ajustável e otimização espectral para apoiar os ritmos circadianos. Embora esta ficha técnica descreva um LED branco padrão, a tecnologia de encapsulamento subjacente é uma plataforma que pode ser adaptada para essas características de desempenho em avanço.