Ficha Técnica do LED Amarelo Cerâmico 3535 Série 1W - Dimensões 3.5x3.5x?mm - Tensão 2.2V - Potência 1W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série Cerâmica 3535 é um LED de montagem em superfície (SMD) de alta potência, projetado para aplicações que exigem desempenho robusto e gestão térmica confiável. O substrato cerâmico oferece excelente dissipação de calor, tornando-o adequado para operação com correntes elevadas e ambientes exigentes. Este modelo específico, T1901PYA, é um LED Amarelo de 1W, caracterizado por seu elevado fluxo luminoso e desempenho estável numa ampla gama de temperaturas.

As principais vantagens desta série incluem uma condutividade térmica superior em comparação com encapsulamentos plásticos padrão, resultando numa vida útil mais longa e na manutenção do fluxo luminoso. Os mercados-alvo incluem iluminação automotiva (interior e sinalização), iluminação industrial, iluminação de alta-bay e iluminação especializada onde a consistência de cor e a fiabilidade são primordiais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos (T_s=25°C)

Os seguintes parâmetros definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação contínua.

• Corrente Direta (I_F):500 mA (CC)
• Corrente de Pulsos Direta (I_FP):700 mA (Largura do Pulso ≤10ms, Ciclo de Trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (P_D):1300 mW
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +100°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Junção (T_j):125°C
• Temperatura de Soldadura (T_sld):Soldadura por refluxo a 230°C ou 260°C por um máximo de 10 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas (T_s=25°C, I_F=350mA)

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

• Tensão Direta (V_F):Típica 2.2V, Máxima 2.6V
• Tensão Reversa (V_R):5V
• Comprimento de Onda de Pico (λ_d):625 nm
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 50 µA (a V_R=5V)
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120°

2.3 Características Térmicas

O encapsulamento cerâmico fornece um caminho de baixa resistência térmica desde o chip do LED (junção) até às pastilhas de solda e, subsequentemente, para a placa de circuito impresso (PCB). Uma gestão térmica eficaz na placa de aplicação é crítica para manter o desempenho e a longevidade. Operar na ou perto da temperatura máxima de junção acelerará a depreciação do fluxo luminoso e pode levar a uma falha prematura. Os projetistas devem garantir uma dissipação de calor adequada, especialmente ao alimentar o LED na sua corrente nominal máxima.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados (binning) de acordo com parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso (a 350mA)

O fluxo luminoso é medido em lúmens (lm). Os bins definem valores mínimos e típicos.

• Código 1L:Mín. 30 lm, Típ. 35 lm
• Código 1M:Mín. 35 lm, Típ. 40 lm
• Código 1N:Mín. 40 lm, Típ. 45 lm
• Código 1P:Mín. 45 lm, Típ. 50 lm
• Código 1Q:Mín. 50 lm, Típ. 55 lm

Nota: A tolerância do fluxo luminoso é de ±7%.

3.2 Binning de Tensão Direta (a 350mA)

Os bins de tensão direta ajudam no projeto de circuitos de acionamento de corrente consistentes, especialmente em matrizes com múltiplos LEDs.

• Código C:1.8V a 2.0V
• Código D:2.0V a 2.2V
• Código E:2.2V a 2.4V
• Código F:2.4V a 2.6V

Nota: A tolerância da tensão direta é de ±0.08V.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Isto define o tom da luz amarela emitida, garantindo uniformidade de cor.

• Código Y1:585 nm a 588 nm
• Código Y2:588 nm a 591 nm
• Código Y3:591 nm a 594 nm

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos seguintes ilustram a relação entre parâmetros-chave, o que é crucial para o projeto do circuito e gestão térmica.

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

Esta curva mostra a relação exponencial entre corrente e tensão. A tensão direta aumenta com a corrente e também depende da temperatura. Os projetistas usam-na para selecionar resistências limitadoras de corrente ou configurações de driver de corrente constante apropriadas. Operar nos típicos 350mA resulta numa V_Fde cerca de 2.2V.

4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo

Este gráfico demonstra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas não linearmente. Em correntes mais elevadas, a eficiência diminui devido ao aumento da geração de calor (efeito droop). O ponto de operação de 350mA é escolhido como um equilíbrio entre alta saída e boa eficácia. Acionar além deste ponto requer um projeto térmico meticuloso.

4.3 Temperatura de Junção vs. Potência Espectral Relativa

À medida que a temperatura de junção aumenta, a saída espectral do LED pode deslocar-se ligeiramente. Para LEDs amarelos, isto pode manifestar-se como uma pequena alteração no comprimento de onda dominante ou na pureza da cor. Manter uma baixa temperatura de junção é fundamental para um desempenho de cor estável ao longo da vida útil do produto.

4.4 Distribuição de Potência Espectral

A curva característica de energia de banda mostra o espectro de emissão do LED amarelo, centrado em torno de 625 nm. Tem uma largura espectral relativamente estreita, típica de LEDs monocromáticos, o que é ideal para aplicações que requerem cor saturada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno

O encapsulamento segue o padrão 3535: dimensões de base de aproximadamente 3.5mm x 3.5mm. A altura exata não é especificada no excerto fornecido. Desenhos mecânicos detalhados com tolerâncias (ex.: .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) estão incluídos na ficha técnica completa para layout da PCB.

5.2 Layout Recomendado de Pastilhas e Projeto de Estêncil

A ficha técnica fornece sugestões de padrão de solda (footprint) e projetos de estêncil para garantir uma soldadura confiável. O projeto da pastilha é crítico tanto para a conexão elétrica quanto para a transferência de calor. A pastilha térmica por baixo do componente deve ser soldada corretamente a uma pastilha de cobre correspondente na PCB para facilitar a dissipação de calor. O projeto da abertura do estêncil controla o volume de pasta de solda depositada.

5.3 Identificação de Polaridade

O LED tem um ânodo e um cátodo. A polaridade é tipicamente marcada no próprio dispositivo (ex.: um entalhe, ponto ou canto aparado) e deve ser orientada corretamente na PCB de acordo com o diagrama de footprint. A conexão inversa impedirá o acendimento do LED e a aplicação de tensão reversa além dos 5V nominais pode danificá-lo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O LED é compatível com processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos ou convecção. São especificados dois perfis:

1. Temperatura de pico de 230°C.

2. Temperatura de pico de 260°C.

Em ambos os casos, o tempo acima do líquido (tipicamente ~217°C para ligas SAC) deve ser controlado, e o tempo na temperatura de pico não deve exceder 10 segundos para evitar danos térmicos ao chip e encapsulamento do LED.

6.2 Precauções de Manuseio e Armazenamento

• Sensibilidade ESD:Embora não seja explicitamente declarado como um dispositivo sensível, são recomendadas precauções padrão contra ESD durante o manuseio.

• Sensibilidade à Humidade:O encapsulamento cerâmico é geralmente menos suscetível à absorção de humidade do que os encapsulamentos plásticos, mas é aconselhável o armazenamento num ambiente seco.

• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, use solventes compatíveis que não danifiquem a lente do LED ou o material do encapsulamento.

6.3 Condições de Armazenamento

Armazene na bolsa de barreira à humidade original a temperaturas entre -40°C e +100°C, num ambiente de baixa humidade. Evite a exposição à luz solar direta ou gases corrosivos.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Especificações da Fita Transportadora

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada pick-and-place. A largura da fita, dimensões dos compartimentos e passo são projetados para serem compatíveis com equipamentos SMT padrão. O diagrama fornecido mostra as dimensões detalhadas da fita transportadora para a série cerâmica 3535.

7.2 Embalagem em Bobina

A fita transportadora é enrolada em bobinas padrão. A quantidade por bobina (ex.: 1000 peças, 4000 peças) é tipicamente especificada pelo fabricante. A bobina é etiquetada com o número da peça, quantidade, número do lote e códigos de binning.

7.3 Sistema de Numeração de Peças

O número de modelo T1901PYA segue um sistema de codificação estruturado:

• T:Prefixo da série do fabricante.

• 19:Código de encapsulamento para Cerâmico 3535.

• P:Código de contagem de chips para um único chip de alta potência.

• Y:Código de cor para Amarelo.

• A:Código interno ou variante específica.

Sufixos adicionais podem indicar o bin de fluxo (ex.: 1M), o bin de tensão (ex.: D) e o bin de comprimento de onda (ex.: Y2).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Automotiva:Luzes de circulação diurna (DRL), piscas, iluminação ambiente interior.
• Iluminação Industrial e Comercial:Luminárias de alta-bay, iluminação de tarefa, iluminação para visão por computador.
• Sinalização e Decoração:Letreiros canelados, iluminação de destaque arquitetónica, fitas de luz decorativas.
• Iluminação Especializada:Dispositivos médicos, iluminação agrícola (espectros específicos).

8.2 Considerações de Projeto

• Seleção do Driver:Use um driver de corrente constante para uma saída de luz estável e longevidade. A corrente de acionamento deve ser definida com base no brilho necessário e na margem de projeto térmico.

• Gestão Térmica:Este é o aspeto mais crítico. Use uma PCB com espessura de cobre suficiente (ex.: 2oz) para a pastilha térmica. Considere usar vias térmicas para transferir calor para camadas internas ou um dissipador de calor no verso. A temperatura máxima de junção (125°C) não deve ser excedida.

• Ótica:O ângulo de visão de 120° proporciona uma iluminação ampla. Para feixes focados, podem ser usadas óticas secundárias (lentes ou refletores) projetadas para o footprint 3535.

• Matrizes em Série/Paralelo:Ao conectar múltiplos LEDs, combine-os pelo bin de tensão direta para garantir uma distribuição uniforme da corrente, especialmente em strings paralelas. Drivers de corrente constante são preferíveis para strings em série.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs 3535 plásticos padrão, a versão cerâmica oferece:

• Desempenho Térmico Superior:Substratos cerâmicos têm uma condutividade térmica muito maior do que o plástico, levando a uma temperatura de junção mais baixa na mesma corrente de acionamento, o que se traduz em maior saída de luz, melhor estabilidade de cor e vida útil mais longa.

• Maior Fiabilidade:A cerâmica é resistente ao amarelecimento sob exposição UV e é mais robusta em ambientes de alta temperatura e alta humidade.

• Corrente de Acionamento Máxima Mais Elevada:A dissipação de calor melhorada permite a operação na corrente contínua total de 500mA, possibilitando pacotes de lúmens mais elevados.

A contrapartida é tipicamente um custo unitário ligeiramente mais elevado em comparação com encapsulamentos plásticos.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a diferença entre os valores 'Típ.' e 'Mín.' de fluxo luminoso na tabela de binning?

R1: O valor 'Típ.' (Típico) é a saída média para os LEDs nesse bin. O valor 'Mín.' (Mínimo) é o limite inferior garantido. Os projetistas devem usar o valor 'Mín.' para cálculos de brilho no pior caso na sua aplicação.

P2: Posso acionar este LED a 500mA continuamente?

R2: Sim, 500mA é o valor máximo absoluto em CC. No entanto, a operação contínua neste nível requer uma excelente gestão térmica para manter a temperatura de junção abaixo de 125°C. Para uma vida útil e eficiência ideais, recomenda-se operar a 350mA ou menos.

P3: Como interpreto os códigos de bin de tensão ao projetar o meu driver?

R3: Projete o seu driver de corrente constante para acomodar a V_Fmáxima no seu bin selecionado (ex.: para o bin 'E', projete para até 2.4V por LED). Se usar uma fonte de tensão com um resistor, calcule o valor do resistor usando a V_Fmáxima para garantir que a corrente não exceda o limite nas piores condições.

P4: Este LED inclui uma lente?

R4: O número de peça T1901PYA e o código '00' na convenção de nomenclatura para 'sem lente' sugerem que este é um LED de ótica primária (nível do chip) sem uma lente secundária integrada. O ângulo de visão de 120° é inerente ao projeto do chip e do encapsulamento.

11. Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetar uma luminária industrial de alta-bay que requer 5000 lúmens de luz amarela para uma aplicação específica de aviso/sinalização.

Processo de Projeto:

1. Objetivo de Lúmens:5000 lm necessários.

2. Seleção do LED:Escolha o bin de fluxo 1Q (Mín. 50 lm/LED a 350mA).

3. Cálculo da Quantidade:Número de LEDs = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LEDs. Adicione uma margem de 10%, objetivo 110 LEDs.

4. Projeto Elétrico:Planeie acionar LEDs em strings em série com um driver de corrente constante. Selecione o bin de tensão 'D' (2.0-2.2V) para uma distribuição mais apertada. Para 10 LEDs em série, a tensão máxima da string é 10 * 2.2V = 22V. Escolha um driver de corrente constante com uma gama de tensão de saída que cubra até ~25V e uma saída de 350mA.

5. Projeto Térmico:Disponha 110 LEDs numa PCB de núcleo metálico (MCPCB). Calcule a dissipação total de calor: ~110 LEDs * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W de potência elétrica, a maior parte da qual se torna calor. A MCPCB deve ser fixada a um dissipador de calor de alumínio substancial para manter uma baixa resistência térmica da junção para o ambiente.

6. Ótica:Como um feixe amplo de 120° é aceitável para iluminação de área, não são necessárias óticas secundárias.

12. Princípio de Funcionamento

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz quando uma corrente elétrica os atravessa. Este fenómeno chama-se eletroluminescência. Num LED amarelo como este, o material semicondutor (tipicamente baseado em Fosfeto de Alumínio Gálio Índio - AlGaInP) é projetado com um bandgap específico. Quando os eletrões se recombinam com lacunas de eletrões dentro do dispositivo, a energia é libertada na forma de fotões (partículas de luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pelo bandgap de energia do material semicondutor. O encapsulamento cerâmico serve como suporte mecânico, fornece conexões elétricas e, mais importante, atua como um dissipador de calor eficiente para afastar a energia térmica da junção semicondutora, mantendo o desempenho e a fiabilidade.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LEDs de alta potência continua a evoluir para maior eficácia (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cor e maior fiabilidade. Os encapsulamentos cerâmicos representam uma tendência significativa neste espaço, especialmente para aplicações de média a alta potência, devido ao seu desempenho térmico incomparável. Desenvolvimentos futuros podem incluir:

• Soluções Integradas:Mais LEDs com drivers ou circuitos de controlo incorporados (ex.: IC-on-board).

• Tecnologia de Fósforo Melhorada:Para LEDs brancos, mas também afetando a estabilidade e eficiência de LEDs com conversão de cor.

• Miniaturização com Alta Saída:Contínuo impulso para encapsulamentos menores (ex.: 3030, 2929) capazes de lidar com densidades de potência semelhantes ou superiores, enfatizando ainda mais a necessidade de substratos térmicos avançados como a cerâmica.

• Iluminação Inteligente:Integração com sensores e protocolos de comunicação para sistemas de iluminação habilitados para IoT, onde o robusto encapsulamento cerâmico pode proteger a eletrónica sensível.