Folha de Dados de Lâmpada LED Branca T-1 3mm - 3.0mm Diâ. x 5.0mm Alt. - Tensão Direta 2.8-4.0V - Corrente Contínua 30mA - Dissipação de Potência 110mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) branco de alta luminosidade, encapsulado no popular encapsulamento redondo T-1 (3mm). O dispositivo é projetado para fornecer uma saída luminosa superior, tornando-o adequado para aplicações que exigem alto brilho e visibilidade clara. A tecnologia central utiliza um chip semicondutor de InGaN que emite luz azul. Esta emissão azul é então convertida em luz branca de amplo espectro através de uma camada de fósforo depositada dentro do copo refletor do LED. As coordenadas de cromaticidade típicas resultantes são x=0,29, y=0,28 de acordo com o padrão de espaço de cor CIE 1931, indicando uma temperatura de cor branca neutra a fria. O componente é projetado para confiabilidade e inclui recursos como proteção contra descarga eletrostática (ESD) de até 4KV (Modelo do Corpo Humano) e conformidade com regulamentações ambientais relevantes.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a sua alta intensidade luminosa dentro de um fator de forma compacto e padrão do setor T-1. Esta combinação de tamanho pequeno e alto brilho oferece aos engenheiros de projeto uma flexibilidade significativa. O dispositivo é fornecido a granel ou em fita e carretel para processos de montagem automatizada, aumentando a eficiência de fabricação. As suas principais aplicações centram-se em áreas que requerem indicação ou iluminação clara e brilhante. Os mercados-alvo incluem eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial, iluminação interior automotiva e sinalização geral.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão abrangente dos limites elétricos e ópticos é crucial para um projeto de circuito confiável e desempenho de longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Corrente Direta Contínua (I_F): 30 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao LED.
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 100 mA. Esta corrente mais alta é permitida apenas em condições pulsadas, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1 kHz.
• Tensão Reversa (V_R): 5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar ruptura da junção.
• Dissipação de Potência (P_d): 110 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) multiplicada pela Corrente Direta (I_F).
• Temperatura de Operação e Armazenamento: O dispositivo pode funcionar em temperaturas ambientes de -40°C a +85°C e pode ser armazenado em temperaturas de -40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem: Os terminais podem suportar uma temperatura de soldagem de 260°C por um tempo máximo de 5 segundos, o que é compatível com processos padrão de refusão e soldagem manual.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (Ta=25°C) e definem o desempenho típico do LED.

• Tensão Direta (V_F): Varia de 2,8V (Mín.) a 4,0V (Máx.) a uma corrente de teste de 20mA. O valor típico está dentro desta faixa. Um resistor limitador de corrente é essencial em série com o LED para controlar a corrente com base na tensão de alimentação e no V_Fespecífico do LED.
• Intensidade Luminosa (I_V): Tem um valor mínimo de 1800 milicandelas (mcd) a 20mA. A intensidade pode chegar a 4500 mcd dependendo do bin específico (ver Secção 3). Esta alta intensidade é uma característica fundamental.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): O ângulo de visão total típico na metade da intensidade é de 25 graus. Isto indica um padrão de feixe relativamente focado, ideal para indicação direcional.
• Corrente Reversa (I_R): É limitada a um máximo de 50 µA quando uma polarização reversa de 5V é aplicada, indicando boa integridade da junção.
• Característica de Diodo Zener: A folha de dados observa uma Tensão Reversa Zener (V_Z) de 5,2V típ. a 5mA e uma especificação de Corrente Reversa Zener (I_Z) de 100mA. Isto sugere que algumas unidades podem incorporar um diodo Zener de proteção contra tensão reversa integrado, mas os projetistas devem confirmar a disponibilidade e especificações desta característica para a sua aplicação específica.

3. Explicação do Sistema de Binning

Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Compreender estes bins é fundamental para alcançar cor e brilho consistentes numa aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em quatro bins de intensidade (M, N, P, Q) com base na sua saída luminosa medida a 20mA. A tolerância para intensidade luminosa é de ±10% dentro de cada bin.

• Bin M: 1800 mcd a 2250 mcd
• Bin N: 2250 mcd a 2850 mcd
• Bin P: 2850 mcd a 3600 mcd
• Bin Q: 3600 mcd a 4500 mcd

3.2 Binning de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados de acordo com a sua queda de tensão direta a 20mA, com uma incerteza de medição de ±0,1V. Isto ajuda a projetar circuitos de acionamento de corrente consistentes, especialmente quando vários LEDs são conectados em paralelo.

• Bin 0: 2,8V a 3,0V
• Bin 1: 3,0V a 3,5V
• Bin 2: 3,5V a 4,0V

3.3 Binning de Coordenadas de Cor (Cromaticidade)

A cor da luz branca é definida pelas suas coordenadas no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Os LEDs são agrupados em oito classificações de cor (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2), cada uma com limites mínimos e máximos definidos para as coordenadas x e y. A coordenada típica é x=0,29, y=0,28, que estaria dentro dos bins C1 ou C2. A incerteza de medição para coordenadas de cor é de ±0,01. Este binning garante consistência de cor para aplicações onde uma aparência branca uniforme é importante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem uma visão de como o LED se comporta sob condições variáveis.

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda

A curva de distribuição espectral de potência mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Para um LED branco que usa um sistema de chip azul + fósforo, esta curva normalmente mostra um pico dominante na região azul (em torno de 450-460nm do chip InGaN) e um pico ou platô mais amplo na região amarela/verde/vermelha (do fósforo). A saída combinada é percebida como luz branca.

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

Esta curva é não linear, característica de um diodo. A tensão aumenta gradualmente com a corrente inicialmente e depois mais acentuadamente. Operar o LED nos recomendados 20mA garante que ele esteja na parte eficiente e estável desta curva.

4.3 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A saída luminosa é diretamente proporcional à corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Aumentar a corrente além do máximo recomendado não produzirá aumentos proporcionais na luz e gerará calor excessivo.

4.4 Coordenadas de Cromaticidade vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como o ponto de cor (coordenadas x, y) pode mudar ligeiramente com alterações na corrente de acionamento. Normalmente, correntes mais altas podem causar um pequeno desvio para o azul devido ao aumento da temperatura do chip e mudanças na eficiência de conversão do fósforo.

4.5 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

A corrente direta máxima permitida do LED diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta derating é necessária para evitar que a temperatura da junção exceda o seu limite, o que aceleraria a depreciação do lúmen e reduziria a vida útil. Os projetistas devem considerar a temperatura do ambiente operacional ao definir a corrente de acionamento.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED está em conformidade com as dimensões padrão do encapsulamento redondo T-1 3mm. As medidas principais incluem um diâmetro típico do corpo de 3,0mm e uma altura de aproximadamente 5,0mm da base do flange até o topo da lente. Os terminais têm um diâmetro de 0,45mm e são espaçados 2,54mm (passo padrão de 0,1 polegada). A lente é transparente. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. O espaçamento dos terminais é medido onde eles emergem do corpo do encapsulamento. É permitida uma protrusão máxima de resina de 1,5mm sob o flange.

5.2 Identificação de Polaridade

O LED é um componente polarizado. O terminal mais longo é tipicamente o ânodo (positivo), e o terminal mais curto é o cátodo (negativo). Além disso, o lado do cátodo frequentemente tem um ponto plano no flange de plástico ou um entalhe na borda. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem do circuito.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é essencial para evitar danos e garantir confiabilidade.

6.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer num ponto a pelo menos 3mm da base da lâmpada de epóxi para evitar tensão nas ligações internas dos fios e no chip.
• A formação deve ser sempre feitaantes soldering.
• de soldar. Deve-se evitar tensão excessiva no encapsulamento durante a dobra.
• O corte dos terminais deve ser realizado à temperatura ambiente.
• Os furos na PCB devem alinhar-se precisamente com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

Os LEDs são dispositivos sensíveis à umidade. Após o recebimento, devem ser armazenados a 30°C ou menos e 70% de umidade relativa (UR) ou menos. A vida útil de armazenamento recomendada nestas condições é de 3 meses. Para armazenamento mais longo (até um ano), os dispositivos devem ser mantidos num saco selado com barreira de umidade com dessecante e, se possível, numa atmosfera de nitrogênio. Mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos devem ser evitadas para prevenir condensação.

6.3 Recomendações de Soldagem

Uma distância mínima de 3mm deve ser mantida entre a junta de solda e a lâmpada de epóxi para evitar danos térmicos.

• Soldagem Manual: Use um ferro com temperatura da ponta não superior a 300°C (para um ferro de no máximo 30W). O tempo de contacto deve ser de 3 segundos ou menos por terminal.
• Soldagem por Onda ou Imersão: A temperatura de pré-aquecimento não deve exceder 100°C por um máximo de 60 segundos. A temperatura do banho de solda não deve exceder 260°C, com um tempo de contacto de 5 segundos ou menos.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados em sacos antiestáticos para proteção contra descarga eletrostática. A hierarquia de embalagem é a seguinte:

1. Embalagem Interna: Um mínimo de 200 a um máximo de 500 peças são colocadas num saco antiestático.
2. Caixa Interna: Cinco sacos antiestáticos são embalados numa caixa interna.
3. Caixa Mestra (Externa): Dez caixas internas são embaladas numa caixa de envio mestra.

7.2 Informações de Etiqueta

As etiquetas de embalagem incluem vários códigos: Número de Produção do Cliente (CPN), Número de Peça (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), classificações combinadas para Intensidade Luminosa e Tensão Direta (CAT), Classificação de Cor (HUE), Referência (REF) e Número de Lote (LOT No.).

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Painéis de Mensagens e Sinalização: Ideal para retroiluminação ou como indicadores de estado individuais em displays de informação devido ao alto brilho.
• Indicadores Ópticos: Perfeito para indicadores de energia, estado ou alerta em eletrônicos de consumo, equipamentos industriais e painéis de instrumentos automotivos.
• Retroiluminação: Pode ser usado para retroiluminação em pequena escala de interruptores, teclados ou painéis LCD.
• Luzes de Marcação: Adequado para iluminação decorativa ou posicional.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente: Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante para definir a corrente direta. Calcule o valor do resistor usando R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F.
• .Gestão Térmica
• : Embora a potência seja baixa, garanta ventilação adequada se vários LEDs forem usados num espaço confinado ou se operar em altas temperaturas ambientes.Proteção contra Tensão Reversa
• : Se a característica Zener integrada não for confirmada ou suficiente, considere adicionar um diodo de proteção externo em paralelo (cátodo para ânodo) com o LED se o circuito estiver exposto a transientes de tensão reversa.Binning para Consistência

: Para aplicações que requerem brilho ou cor uniforme, especifique os bins de intensidade e cor necessários ao fazer o pedido.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs indicadores padrão, o principal diferenciador deste dispositivo é a sua intensidade luminosa muito alta (até 4500 mcd) dentro do encapsulamento T-1 comum. Muitos LEDs brancos T-1 padrão oferecem intensidades na faixa de 200-1000 mcd. Isto torna-o uma substituição direta para aplicações que requerem um aumento significativo no brilho sem alterar a pegada ou a óptica da lente. A inclusão de proteção ESD (4KV HBM) também aumenta a sua robustez em comparação com LEDs básicos sem tal proteção, tornando-o mais adequado para ambientes com preocupações de manuseio ou descarga estática.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 De que resistor preciso para uma alimentação de 5V?_FUsando o pior caso de tensão direta máxima (V²= 4,0V) e uma corrente alvo de 20mA, o cálculo é: R = (5V - 4,0V) / 0,020A = 50 Ohms. O valor padrão mais próximo é 51 Ohms. A potência dissipada no resistor é P = I²² * R = (0,02)² * 51 = 0,0204W, então um resistor padrão de 1/4W é suficiente. Sempre verifique com o V_Freal do seu bin específico de LED para uma corrente ótima.

10.2 Posso acioná-lo a 30mA continuamente?

Sim, 30mA é a especificação máxima absoluta de corrente direta contínua. No entanto, para máxima longevidade e para contabilizar potenciais aumentos de temperatura na aplicação, recomenda-se operar no ou ligeiramente abaixo dos típicos 20mA. A 30mA, garanta que a temperatura ambiente não esteja no limite superior de 85°C.

10.3 Como interpreto os bins de cor (A1, B2, etc.)?

A letra (A, B, C, D) geralmente indica uma região no diagrama CIE, frequentemente correlacionada com a temperatura de cor correlacionada (CCT). Os bins 'A' são tipicamente branco mais quente (mais amarelo/vermelho), progredindo para os bins 'D' que são branco mais frio (mais azul). O número (1, 2) subdivide ainda mais a região. Para a maioria das aplicações gerais, especificar uma faixa como B-C é suficiente. Para aplicações críticas de correspondência de cores, o bin exato deve ser especificado e controlado.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado de alta visibilidade para um armário de telecomunicações exterior.O painel tem 10 indicadores que devem ser claramente visíveis sob luz solar direta. O espaço é limitado, exigindo um componente pequeno. O encapsulamento T-1 é selecionado pelo seu tamanho. Este LED de alta intensidade (usando Bin Q para brilho máximo) é escolhido. Uma alimentação de 12V está disponível no armário. Passos do projeto: 1) Calcular o resistor em série. Usando V_F(Bin 1 típico ~3,2V) e I_F=20mA: R = (12V - 3,2V) / 0,02A = 440 Ohms (use 470 Ohms padrão, resultando em I_F≈ 18,7mA). 2) Calcular a potência do resistor: P = (0,0187)² * 470 ≈ 0,164W (um resistor de 1/4W é adequado, mas um de 1/2W fornece margem). 3) Layout: Garantir 3mm de espaçamento do furo da PCB ao corpo do LED para soldagem. 4) Considere adicionar um diodo de supressão de tensão transitória na linha de 12V se o ambiente for eletricamente ruidoso.²12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este é um LED branco convertido por fósforo. O coração do dispositivo é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa da estrutura InGaN, emitindo fótons. A banda proibida do material InGaN é projetada para produzir luz azul com um comprimento de onda em torno de 450-460 nanômetros. Esta luz azul atinge então uma camada de fósforo, que é um material cerâmico dopado com elementos de terras raras (frequentemente granada de ítrio e alumínio dopada com cério, ou YAG:Ce). O fósforo absorve uma parte dos fótons azuis e reemite luz em comprimentos de onda mais longos e mais amplos através do espectro amarelo e vermelho. O olho humano percebe a mistura da luz azul direta remanescente e da luz amarela/vermelha convertida pelo fósforo como luz branca. As proporções específicas de azul para amarelo/vermelho determinam a temperatura de cor e as coordenadas de cromaticidade.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O desenvolvimento de LEDs azuis InGaN eficientes, pelo qual o Prêmio Nobel de Física foi concedido em 2014, permitiu a criação de LEDs brancos práticos via conversão por fósforo. A tendência na indústria tem sido em direção a eficiência cada vez maior (mais lúmens por watt), maior confiabilidade e melhor reprodução de cores. Embora esta folha de dados descreva um LED de média potência num encapsulamento de furo passante, o mercado em geral viu uma mudança massiva para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) (como 2835, 3030, 5050) para a maioria das aplicações de iluminação geral e retroiluminação devido ao melhor desempenho térmico e adequação para montagem automatizada. No entanto, LEDs de furo passante como este encapsulamento T-1 permanecem vitais para prototipagem, uso educacional, mercados de reparo e aplicações onde a montagem manual ou a robustez da conexão com terminais é preferida. A integração de recursos como proteção ESD e binning mais preciso, como visto nesta folha de dados, representa uma evolução destes tipos de encapsulamento maduros para atender às demandas modernas de confiabilidade e desempenho.

The development of efficient blue InGaN LEDs, for which the Nobel Prize in Physics was awarded in 2014, enabled the creation of practical white LEDs via phosphor conversion. The trend in the industry has been towards ever-higher efficiency (more lumens per watt), higher reliability, and better color rendering. While this datasheet describes a mid-power LED in a through-hole package, the broader market has seen a massive shift towards surface-mount device (SMD) packages (like 2835, 3030, 5050) for most general lighting and backlighting applications due to better thermal performance and suitability for automated assembly. However, through-hole LEDs like this T-1 package remain vital for prototyping, educational use, repair markets, and applications where manual assembly or robustness of the leaded connection is preferred. The integration of features like ESD protection and more precise binning, as seen in this datasheet, represents an evolution of these mature package types to meet modern reliability and performance demands.