Guia Técnico de Ficha Técnica para LED Azul PLCC-2 2,8x3,5x0,65mm 3,4V 0,3W para Crescimento de Plantas

1. Visão Geral do Produto

Este produto utiliza um pacote PLCC-2 com dimensões compactas de 2,8 x 3,5 x 0,65 mm. Trata-se de um LED azul projetado para aplicações de crescimento de plantas, apresentando comprimento de onda de pico de 450 nm e amplo ângulo de visão de 120°. O LED é otimizado para alto fluxo radiante a uma corrente direta de 100 mA, tornando-o adequado para iluminação hortícola, cultura de tecidos e sistemas de fábrica de plantas. As principais características incluem compatibilidade com todos os processos de montagem e soldagem SMT, disponibilidade em embalagem em fita e bobina, nível de sensibilidade à umidade 3 e conformidade RoHS. O design do dispositivo equilibra eficiência e confiabilidade, permitindo operação prolongada em ambientes agrícolas exigentes.

1.1 Características

• Pacote PLCC-2 para design compacto.
• Amplo ângulo de visão de 120° para distribuição uniforme da luz.
• Compatível com processos padrão de montagem SMT.
• Disponível em embalagem em fita e bobina (4000 peças/bobina).
• Nível de sensibilidade à umidade 3 (MSL 3).
• Conformidade RoHS para segurança ambiental.

1.2 Aplicações

• Iluminação para produção de flores.
• Cultura de tecidos e micropropagação.
• Fazendas verticais e fábricas de plantas.
• Iluminação suplementar para estufas.
• Iluminação hortícola geral.

2. Parâmetros Técnicos e Análise Detalhada

2.1 Características Elétricas e Ópticas (a Ts=25°C, IF=100mA)

A tabela abaixo resume os principais parâmetros elétricos e ópticos medidos a uma temperatura de solda de 25°C e uma corrente direta de 100 mA (a menos que indicado de outra forma).

• Tensão Direta (VF):Típica 3,4 V, mínima 2,8 V, máxima 3,6 V. Tolerância de medição ±0,1 V.
• Corrente Reversa (IR):Em VR=5 V, a corrente reversa é muito baixa (tipicamente desprezível), máxima 10 μA.
• Fluxo Radiante Total (Φe):Mínimo 140 mW, típico 180 mW, máximo 224 mW. Tolerância ±10%.
• Comprimento de Onda de Pico (λp):Mínimo 440 nm, típico 450 nm, máximo 455 nm. Tolerância ±2 nm.
• Ângulo de Visão (2θ½):120° típico, proporcionando ampla distribuição de luz.
• Resistência Térmica (RthJ-S):15 °C/W típico, indicando boa transferência de calor da junção para o ponto de solda.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

Estes valores não devem ser excedidos para evitar danos permanentes:

• Dissipação de Potência (PD):0,3 W
• Corrente Direta (IF):100 mA (CC); Corrente Direta de Pico (IFP) 150 mA a 1/10 de ciclo de trabalho, largura de pulso de 0,1 ms.
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Descarga Eletrostática (ESD, HBM):2000 V (rendimento >90%)
• Temperatura de Operação (TOPR):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (TSTG):-40°C a +100°C
• Temperatura de Junção (TJ):115°C máxima

Deve-se tomar cuidado para garantir que a temperatura da junção não exceda o valor nominal. A corrente máxima deve ser determinada após medir a temperatura do pacote sob condições reais de operação.

2.3 Sistema de Classificação (Binning)

Os produtos são classificados em compartimentos com base na tensão direta (VF), fluxo radiante total (Φe) e comprimento de onda de pico (WLP). A etiqueta em cada bobina especifica o código do compartimento, permitindo que os clientes selecionem LEDs com características combinadas para desempenho consistente em matrizes. As faixas típicas para VF são 2,8–3,6 V; para fluxo radiante, 140–224 mW; e para comprimento de onda, 440–455 nm. Essa classificação garante uniformidade na cor e na saída para sistemas de iluminação de alta qualidade.

3. Análise das Curvas de Desempenho

3.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A Figura 1 mostra a relação entre tensão direta e corrente direta à temperatura ambiente. À medida que a corrente aumenta de 0 a 150 mA, a tensão direta sobe aproximadamente de 2,9 V a 3,4 V. Esta curva é essencial para projetar drivers regulados por corrente para manter uma saída de luz estável.

3.2 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 2 ilustra a potência radiante relativa em função da corrente direta. A saída aumenta linearmente com a corrente até cerca de 80 mA, depois satura gradualmente em correntes mais altas devido a efeitos térmicos. Operar perto de 100 mA proporciona um bom equilíbrio entre eficiência e fluxo.

3.3 Dependência da Temperatura

A Figura 3 mostra a potência relativa de saída versus temperatura de solda (Ts). Em temperaturas mais altas, a intensidade relativa diminui; por exemplo, a 85°C a saída cai para aproximadamente 80% do valor a 25°C. Esta queda térmica deve ser considerada no gerenciamento térmico do sistema.

A Figura 4 exibe a corrente direta máxima permitida em função de Ts. Para evitar superaquecimento, a corrente deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. A Ts=85°C, a corrente máxima é reduzida para cerca de 80 mA.

3.4 Distribuição Espectral

A Figura 5 apresenta a curva de emissão espectral. O comprimento de onda de pico está centrado em 450 nm com uma largura total na metade do máximo (FWHM) de aproximadamente 20 nm. Esta estreita faixa azul é ideal para ativar fotorreceptores específicos em plantas, como criptocromos e fototropinas, promovendo a fotossíntese e a fotomorfogênese.

3.5 Padrão de Radiação

A Figura 6 descreve o padrão de radiação de campo distante. A ±60° em relação ao eixo óptico, a intensidade cai para 50% do pico, confirmando o ângulo de visão de 120°. Esta ampla distribuição é benéfica para iluminação uniforme em dossel de plantas.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Pacote

O LED é alojado em um pacote PLCC-2 com dimensões 2,8 mm (comprimento) x 3,5 mm (largura) x 0,65 mm (altura). Todas as tolerâncias são ±0,2 mm, salvo indicação contrária. A vista superior mostra um diâmetro de lente de 2,48 mm. A vista inferior indica um layout de pastilha retangular com dois eletrodos: o ânodo (pastilha mais longa) e o cátodo (pastilha mais curta). A polaridade é marcada com um símbolo "+" no pacote.

4.2 Padrões de Soldagem

As dimensões recomendadas das pastilhas de solda são fornecidas no desenho mecânico (Fig.1-5). A área total da pastilha é de aproximadamente 2,1 mm x 2,1 mm por eletrodo, com um passo de 3,5 mm. Uma pegada de solda adequada garante uma conexão mecânica e térmica confiável.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Recomenda-se um perfil padrão de refluxo sem chumbo. Parâmetros chave: pré-aquecimento de 150°C a 200°C por 60–120 segundos; tempo acima da liquidus (217°C) até 60 segundos; temperatura de pico de 260°C por até 10 segundos; taxa de resfriamento inferior a 6°C/s. O tempo total de 25°C ao pico não deve exceder 8 minutos. Não refletir mais de duas vezes. Se mais de 24 horas decorrerem entre os refluxos, os LEDs podem ser danificados.

5.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, mantenha a temperatura do ferro abaixo de 300°C e o tempo de contato inferior a 3 segundos. Apenas uma tentativa de soldagem é permitida. Após a soldagem, evite estresse mecânico ou resfriamento rápido.

5.3 Reparo

O reparo geralmente não é recomendado. Se inevitável, use um ferro de solda de ponta dupla para aquecer ambas as pastilhas simultaneamente e verifique a funcionalidade do LED em seguida.

5.4 Cuidados

O material de encapsulamento é silicone, que é macio. Evite pressionar a superfície da lente. Use bicos de coleta apropriados com força controlada. Não monte LEDs em PCBs empenados e evite dobrar a placa após a soldagem.

6. Informações de Embalagem e Pedido

6.1 Especificação de Embalagem

Cada bobina contém 4000 peças. A fita transportadora tem um passo de 4 mm e largura de 12 mm, com marcas de polaridade para orientação. O diâmetro da bobina é de 178 mm, o diâmetro do cubo de 60 mm e a largura da fita de 12 mm. Uma etiqueta na bobina fornece o número da peça, número da especificação, número do lote, código do compartimento para fluxo radiante, faixa de tensão direta, compartimento de comprimento de onda, quantidade e data.

6.2 Saco de Barreira contra Umidade

As bobinas são seladas em um saco de barreira contra umidade com dessecante e um cartão indicador de umidade. Condições de armazenamento antes da abertura: temperatura ≤30°C, umidade ≤75% UR, prazo de validade de até um ano. Após a abertura, os LEDs devem ser usados em 24 horas a ≤30°C/≤60% UR. Se excedido, asse a 60°C por 24 horas antes do uso.

7. Recomendações de Aplicação

Este LED azul é projetado especificamente para iluminação de crescimento de plantas. Seu pico de 450 nm corresponde aos picos de absorção da clorofila a, clorofila b e carotenoides, aumentando a eficiência fotossintética. Para desempenho ideal, use um driver de corrente constante com ondulação inferior a 5%. A corrente máxima de operação deve ser reduzida com base na temperatura ambiente e na resistência térmica. Garanta uma boa dissipação de calor montando o LED em uma PCB com núcleo de metal ou usando vias térmicas próximas. Evite exposição a compostos contendo enxofre e compostos orgânicos voláteis (COVs) que podem causar descoloração ou perda de lúmen. Mantenha um ambiente limpo durante a montagem para evitar atração de poeira na lente de silicone.

8. Comparação Técnica

Comparado aos LEDs SMD padrão 2835, o pacote PLCC-2 oferece uma pegada menor (2,8x3,5 mm vs 2,8x3,5 mm para 2835, mas note que o PLCC-2 tem tamanho similar), porém com maior fluxo radiante por pacote (180 mW típico a 100 mA) em comparação com LEDs azuis 2835 típicos (~100 mW). O amplo ângulo de visão de 120° também proporciona melhor uniformidade espacial. A baixa resistência térmica (15°C/W) facilita a dissipação de calor, tornando este LED adequado para matrizes de alta densidade em fábricas de plantas. A capacidade de suportar ESD de 2000V (HBM) é comparável aos padrões da indústria.

9. Perguntas Frequentes

P1: Qual é a corrente direta máxima que posso aplicar?R: A classificação máxima absoluta é 100 mA CC, mas considere a redução em altas temperaturas ambientes. Para operação confiável, recomenda-se 80-90 mA para equilibrar vida útil e saída.

P2: Como devo manusear o LED para evitar danos por ESD?R: Use equipamento de proteção ESD adequado (pulseira aterrada, mesas condutivas, ionizadores) durante o manuseio. O LED pode suportar até 2000V HBM, mas ainda é necessário cuidado.

P3: Posso usar este LED para iluminação geral?R: Sim, mas ele emite apenas luz azul. Para luz branca, combine com fósforo ou outros LEDs coloridos.

P4: Qual é a condição de armazenamento recomendada para bobinas não abertas?R: Temperatura ≤30°C, umidade ≤75% UR. Prazo de validade de um ano a partir da data de embalagem.

10. Estudos de Caso Práticos

Em uma instalação de fazenda vertical, um painel de 200 desses LEDs azuis foi usado para fornecer iluminação suplementar para o cultivo de alface. Com uma corrente de acionamento de 80 mA, o fluxo radiante total atingiu 36 W (200*0,18 W). O painel de LED foi colocado a 20 cm acima do dossel, alcançando uma PPFD (densidade de fluxo de fótons fotossintéticos) de aproximadamente 150 μmol/m²/s no nível do dossel. A biomassa resultante da alface aumentou 30% em comparação com a luz ambiente sozinha. Os LEDs operaram a uma temperatura de junção de 45°C, bem dentro do limite seguro.

Outro caso: em um laboratório de cultura de tecidos, matrizes desses LEDs foram usadas para micropropagação de orquídeas. O espectro azul puro minimizou o estiolamento e promoveu o desenvolvimento radicular. O ângulo de visão de 120° permitiu iluminação uniforme nas prateleiras de cultura sem pontos quentes.

11. Princípio de Funcionamento

Este LED é um diodo emissor de luz azul baseado em nitreto de gálio (GaN). Quando uma polarização direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da camada tipo n se recombinam com lacunas na camada tipo p dentro da região ativa. Essa recombinação libera energia na forma de fótons. A energia de banda proibida da estrutura de poço quântico InGaN é ajustada para produzir luz em aproximadamente 450 nm (azul). O pacote PLCC-2 encapsula o chip e fornece contatos elétricos e caminhos térmicos. A lente de silicone protege o chip e extrai luz de forma eficiente.

12. Tendências de Desenvolvimento

O mercado de LEDs hortícolas está evoluindo rapidamente. As tendências futuras incluem maior eficácia (>3 μmol/J), espectros sintonizáveis combinando múltiplos comprimentos de onda e integração com controles inteligentes. Espera-se que os pacotes PLCC-2 encolham ainda mais enquanto aumentam a densidade de potência. A geração atual de LEDs azuis já atinge fluxos radiantes acima de 200 mW por pacote a 100 mA. Pesquisas em materiais InGaN e designs de chip prometem desempenho ainda melhor. Além disso, esforços para reduzir custos e melhorar a confiabilidade impulsionarão a adoção em fábricas de plantas em grande escala.