Ficha Técnica da Série Cerâmica 9292 LED Branco 10W - Dimensões 9.2x9.2x1.6mm - Tensão 9.3V - Potência 10W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A Série Cerâmica 9292 representa um LED de montagem em superfície de alta potência, projetado para aplicações de iluminação exigentes que requerem robustez térmica e elevado fluxo luminoso. Utilizando um substrato cerâmico, este encapsulamento oferece dissipação de calor superior em comparação com os encapsulamentos plásticos tradicionais, permitindo operação confiável em correntes de acionamento mais altas e em temperaturas ambientes elevadas. A série está disponível numa gama de temperaturas de cor branca de 2700K a 6500K, com um fluxo luminoso típico de até 1100 lúmens a 350mA. Os seus principais mercados-alvo incluem iluminação comercial, iluminação de nave industrial, iluminação de áreas exteriores e qualquer aplicação onde a fiabilidade a longo prazo e a consistência da saída de luz sejam críticas.

1.1 Vantagens Principais

• Gestão Térmica Superior:O encapsulamento cerâmico proporciona excelente condutividade térmica, transferindo eficazmente o calor da junção do LED para a PCB e dissipador de calor, prolongando assim a vida útil operacional e mantendo a estabilidade da cor.
• Capacidade de Alta Potência:Classificado para dissipação de potência até 10W, adequado para projetos de elevado fluxo luminoso.
• Construção Robusta:O material cerâmico oferece alta resistência mecânica e resistência ao stress térmico e à humidade.
• Desempenho Óptico Consistente:Padrões rigorosos de binning para temperatura de cor e fluxo luminoso garantem uniformidade em matrizes com múltiplos LEDs.
• Ângulo de Visão Ampla:Um ângulo de visão típico de 130 graus proporciona uma iluminação ampla e uniforme.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos especificados na folha de dados.

2.1 Valores Máximos Absolutos (Ts=25°C)

Estes valores representam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou próximos destes limites não é recomendada para uso normal.

• Corrente Direta (IF):700 mA (CC)
• Corrente de Pulsos Direta (IFP):700 mA (Largura do pulso ≤ 10ms, Ciclo de trabalho ≤ 1/10)
• Dissipação de Potência (PD):20300 mW (20.3W)
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +100°C
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Junção (Tj):125°C (Temperatura máxima permitida na junção semicondutora)
• Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por refluxo a 230°C ou 260°C por um máximo de 10 segundos.

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

Estes são os parâmetros operacionais típicos sob condições de teste especificadas.

• Tensão Direta (VF):Típica 9.3V, Máxima 29V a IF = 350mA. A ampla gama máxima indica variação potencial entre lotes de produção; o projeto do circuito deve acomodar o limite superior.
• Tensão Reversa (VR):5V. Os LEDs não são projetados para suportar polarização reversa significativa. Exceder esta tensão pode causar falha imediata.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 100 µA a VR = 5V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus (típico). Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico.

2.3 Características Térmicas

O principal benefício do encapsulamento cerâmico é térmico. A elevada classificação máxima de dissipação de potência (20.3W) e a gama de temperatura de operação (-40 a +100°C) sublinham a sua capacidade. No entanto, manter a temperatura de junção (Tj) abaixo de 125°C é fundamental para a fiabilidade. Isto requer um projeto eficaz do caminho térmico desde a almofada térmica do LED até ao dissipador de calor do sistema.

3. Explicação do Sistema de Binning

Um sistema de binning preciso é essencial para garantir a consistência de cor e brilho em produtos de iluminação.

3.1 Binning de Temperatura de Cor Correlacionada (CCT)

O LED está disponível em CCTs padrão, cada um mapeado para regiões de cromaticidade específicas no diagrama CIE 1931. O código de encomenda especifica a região alvo, garantindo que a luz branca emitida se enquadra num espaço de cor definido.

• 2700K (Regiões: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (Regiões: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (Regiões: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (Regiões: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (Regiões: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (Regiões: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (Regiões: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (Regiões: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

Nota: A folha de dados especifica que o bin de fluxo luminoso representa um valor mínimo. As remessas podem exceder o fluxo mínimo encomendado, mas sempre aderirão à região de cromaticidade CCT encomendada.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo é classificado numa corrente de teste de 350mA. As tolerâncias são claramente definidas.

• Branco Quente / Branco Neutro (2700K-5000K, CRI 70):
  • Código 3K: Mín 800 lm, Típ 900 lm
  • Código 3L: Mín 900 lm, Típ 1000 lm
• Branco Frio (5000K-10000K, CRI 70):
  • Código 3L: Mín 900 lm, Típ 1000 lm
  • Código 3M: Mín 1000 lm, Típ 1100 lm

Tolerâncias:Fluxo Luminoso: ±7%; CRI: ±2; Coordenadas de Cromaticidade: ±0.005.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem informações sobre o comportamento do LED em condições variáveis.

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

A curva I-V é característica de um díodo. A Vf típica de 9.3V a 350mA indica que este é um LED de alta tensão, provavelmente apresentando múltiplas junções de díodo em série dentro do encapsulamento. Os projetistas devem garantir que o driver pode fornecer tensão suficiente, especialmente considerando a Vf máxima de 29V. A curva mostra uma relação não linear; um pequeno aumento na tensão leva a um grande aumento na corrente, destacando a necessidade de acionamento por corrente constante.

4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo

Esta curva demonstra a dependência da saída de luz com a corrente de acionamento. A saída de luz aumenta com a corrente, mas não linearmente. Em correntes mais altas, a eficiência normalmente diminui devido ao aumento dos efeitos térmicos e ao "droop". Operar na corrente recomendada de 350mA provavelmente representa um equilíbrio entre saída e eficiência/vida útil.

4.3 Distribuição Espectral de Potência Relativa

A curva espectral para um LED branco mostra um pico azul primário (do chip InGaN) e uma emissão de fósforo amarelo mais ampla. A forma e a proporção destes picos determinam a CCT e o CRI. Os LEDs branco frio têm um pico azul mais dominante, enquanto os branco quente têm uma emissão de fósforo mais forte. A curva é essencial para compreender as propriedades de reprodução de cor.

4.4 Temperatura de Junção vs. Energia Espectral Relativa

Este gráfico é crítico para compreender o desvio de cor. À medida que a temperatura de junção aumenta, a saída espectral do chip LED e a eficiência de conversão do fósforo podem mudar, levando a desvios na CCT e cromaticidade. O encapsulamento cerâmico ajuda a minimizar o aumento de temperatura, reduzindo assim a magnitude deste desvio.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está alojado num encapsulamento cerâmico de montagem em superfície de 9.2mm x 9.2mm. A altura exata é tipicamente cerca de 1.6mm. O desenho dimensional fornece medidas críticas para o projeto da pegada na PCB e verificações de folga.

5.2 Layout Recomendado das Almofadas e Projeto do Estêncil

É fornecido um diagrama detalhado do layout das almofadas para garantir a formação adequada da junta de solda e a conexão térmica. O projeto apresenta tipicamente uma grande almofada térmica central para transferência de calor e almofadas menores para as conexões elétricas (ânodo e cátodo). O projeto do estêncil associado recomenda a geometria e espessura da abertura da pasta de solda para obter o volume correto de solda. É especificada uma tolerância de ±0.10mm para estes layouts.

5.3 Identificação da Polaridade

A folha de dados deve indicar a marcação de polaridade no dispositivo (ex.: um ponto, um entalhe ou um canto chanfrado) e correlacioná-la com o layout das almofadas. A polaridade correta é essencial para a operação.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldadura por Refluxo

O LED é compatível com processos padrão de refluxo sem chumbo (Pb-free). A temperatura máxima do corpo durante a soldadura não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 230°C deve ser limitado a 10 segundos. É crucial seguir o perfil de temperatura recomendado (aquecimento, imersão, pico de refluxo, arrefecimento) para evitar choque térmico, defeitos nas juntas de solda ou danos nos materiais internos e fósforo do LED.

6.2 Precauções de Manuseio e Armazenamento

• Armazenar num ambiente seco e antiestático dentro da gama de temperatura especificada (-40 a +100°C).
• Manusear com precauções ESD para proteger a junção semicondutora.
• Evitar stress mecânico no corpo cerâmico ou nas ligações por fio.
• Utilizar dentro do prazo de validade recomendado pelo fabricante, tipicamente 12 meses a partir da data de expedição quando armazenado em condições adequadas.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são normalmente fornecidos em fita e carretel para montagem automática pick-and-place. O tamanho do carretel, largura da fita, dimensões dos bolsos e orientação do dispositivo seguem as diretrizes padrão EIA-481. A quantidade por carretel é um valor padrão como 100 ou 500 peças.

7.2 Regra de Numeração do Modelo

O número de modelo T12019L(C/W)A codifica atributos-chave do produto:

- T:Identificador da série.

- 12:Código do encapsulamento para Cerâmico 9292.

- L/C/W:Código de cor (L=Branco Quente, C=Branco Neutro, W=Branco Frio).

- Outros dígitos especificam códigos internos, bin de fluxo e outras opções de acordo com o gráfico detalhado da regra de nomenclatura.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação de Nave Industrial e Alta-Bay:Onde é necessário elevado fluxo luminoso e construção robusta.
• Iluminação de Áreas Exteriores:Luminárias de rua, iluminação de parques de estacionamento, iluminação de estádios que beneficiam do amplo ângulo de visão e robustez térmica.
• Downlights e Track Lights de Alta Saída:Para espaços comerciais e de retalho.
• Iluminação Especializada:Lâmpadas para cultivo, onde são necessários espectros específicos e alta intensidade.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

• Gestão Térmica:Este é o fator mais crítico. Utilizar uma PCB com vias térmicas adequadas sob a almofada, conectadas a uma PCB de núcleo metálico (MCPCB) ou dissipador de calor de tamanho suficiente. A qualidade do material de interface térmica (TIM) é importante.
• Corrente de Acionamento:Utilizar um driver LED de corrente constante. A corrente deve ser definida com base na saída de luz desejada e na margem de projeto térmico. Não exceder o valor máximo absoluto.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 130 graus pode requerer ópticas secundárias (lentes, refletores) para alcançar o padrão de feixe desejado.
• Layout Elétrico:Garantir trilhas de baixa indutância e baixa resistência do driver para o LED para minimizar perdas de potência e picos de tensão.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs SMD plásticos de média potência padrão (ex.: 3030, 5050), a Série Cerâmica 9292 oferece:

- Maior Capacidade de Potência:10W+ vs. tipicamente 1-3W para encapsulamentos plásticos.

- Resistência Térmica Superior (Rth j-s):O substrato cerâmico tem uma resistência térmica muito menor do que o plástico, levando a uma temperatura de junção mais baixa para a mesma potência, o que se traduz diretamente numa vida útil mais longa (L70, L90).

- Melhor Estabilidade de Cor:A menor resistência térmica minimiza o desvio de cor ao longo do tempo e da temperatura.

- Custo Mais Elevado:O encapsulamento cerâmico é mais caro do que a moldagem plástica.

Comparado com outros encapsulamentos cerâmicos (ex.: 3535, 5050 cerâmico), a maior pegada do 9292 permite uma almofada térmica maior e potencialmente uma saída de luz total mais elevada a partir de múltiplos chips ou de um único chip maior.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Que tensão do driver é necessária?

O driver deve fornecer uma tensão superior à tensão direta máxima (Vf max) da cadeia de LEDs. Para um único LED 9292, a saída do driver deve exceder 29V. Na prática, adiciona-se uma margem de segurança. Para múltiplos LEDs em série, multiplique a Vf máxima pelo número de LEDs.

10.2 Como alcançar a vida útil nominal?

A vida útil do LED (ex.: L70 - tempo até 70% do fluxo luminoso inicial) depende fortemente da temperatura de junção (Tj). Para alcançar a vida útil nominal, deve projetar o sistema para manter Tj bem abaixo do máximo de 125°C, idealmente abaixo de 85-105°C durante a operação. Isto requer uma excelente gestão térmica, conforme descrito na secção 8.2.

10.3 Posso acioná-lo a 700mA continuamente?

O Valor Máximo Absoluto para corrente direta CC é 700mA. No entanto, a operação contínua neste valor máximo gerará calor significativo e provavelmente levará Tj ao seu limite, comprometendo severamente a vida útil e a fiabilidade. A condição operacional típica especificada é 350mA. A operação acima deste valor só deve ser considerada com um projeto térmico excecional e compreensão da vida útil reduzida.

10.4 Qual é a diferença entre os bins de fluxo 3K, 3L e 3M?

Estes são bins de saída de fluxo luminoso medidos a 350mA. 3K é o bin de saída mais baixo (mín 800lm), 3L é o intermédio (mín 900lm) e 3M é o mais alto para branco frio (mín 1000lm). Selecionar um bin mais alto produz mais luz por dispositivo, mas pode ter um custo mais elevado.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma Luminária de Alta-Bay de 100W.

Um projetista pretende criar uma luminária com aproximadamente 15.000 lúmens. Utilizando LEDs 9292 no bin de fluxo 3M (1000lm típ. cada), seriam necessários 15 LEDs. Eles organizam-nos numa configuração de 3 em série x 5 em paralelo. Cada cadeia em série tem uma Vf max de 3 * 29V = 87V. Selecionam um driver de corrente constante com uma saída de 1050mA (350mA x 3 cadeias paralelas) e uma gama de tensão que cubra até ~90V. A PCB é uma placa de núcleo metálico com uma base de alumínio espessa. São realizadas simulações térmicas para garantir que o dissipador de calor pode dissipar os ~150W de calor total (100W elétricos, mais perdas do driver) mantendo a temperatura de junção do LED abaixo de 105°C num ambiente de 40°C. São utilizadas ópticas secundárias para criar um padrão de feixe de 120 graus adequado para iluminação de alta-bay.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED branco funciona com base no princípio da eletroluminescência num semicondutor e conversão por fósforo. A corrente elétrica é conduzida através de uma junção semicondutora de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) polarizada diretamente, fazendo com que eletrões e lacunas se recombinem e emitam fotões no espectro azul (tipicamente em torno de 450-455nm). Esta luz azul atinge então uma camada de fósforo amarelo (YAG:Ce) aplicada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve uma porção dos fotões azuis e reemite luz num amplo espectro na região amarela. A mistura da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção entre luz azul e amarela determina a temperatura de cor correlacionada (CCT).

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LEDs cerâmicos de alta potência é impulsionado por várias tendências-chave:

- Aumento da Eficácia (lm/W):Melhorias contínuas na epitaxia do chip, tecnologia de fósforo e projeto do encapsulamento visam extrair mais luz por watt de entrada elétrica.

- Melhoria da Qualidade da Cor:Desenvolvimento de misturas de fósforo (sistemas multi-fósforo ou bombeados por violeta) para alcançar um Índice de Reprodução de Cor (CRI) mais elevado, especialmente R9 (vermelho saturado), e cor mais consistente entre lotes.

- Miniaturização com Alto Fluxo:Esforços para compactar mais lúmens em encapsulamentos cerâmicos mais pequenos (ex.: transição de 9292 para pegadas mais compactas mas igualmente potentes) para permitir luminárias mais pequenas e discretas.

- Iluminação Inteligente e Ajustável:Integração de LEDs cerâmicos com eletrónica de controlo para permitir dimerização, ajuste de CCT e capacidades de mudança de cor para aplicações de iluminação centradas no ser humano.

- Fiabilidade e Vida Útil:Foco contínuo em materiais e encapsulamento para reduzir ainda mais a resistência térmica e retardar a depreciação do fluxo luminoso, levando as vidas úteis L90 para além das 100.000 horas.