Ficha Técnica de Lâmpada LED T-1 3/4 - Branco Quente - 30mA - 110mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED de alto desempenho e cor branco quente. O dispositivo foi projetado para fornecer alta intensidade luminosa, tornando-o adequado para aplicações que requerem iluminação brilhante e clara. O núcleo do dispositivo utiliza um chip semicondutor de InGaN. A luz azul emitida por este chip é convertida para a cor branco quente através de uma camada de fósforo depositada dentro do copo refletor do encapsulamento. Esta abordagem de projeto permite um controle preciso da cor e alta eficiência.

O LED é encapsulado no popular encapsulamento redondo T-1 3/4, um formato de montagem "through-hole" padrão amplamente utilizado na indústria pela sua confiabilidade e facilidade de montagem. O dispositivo está em conformidade com regulamentações ambientais e de segurança importantes, incluindo RoHS, REACH da UE e padrões livres de halogênio, garantindo que atenda aos requisitos modernos de fabricação.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem desta série de LEDs é a combinação de alta saída luminosa dentro de um encapsulamento padrão e de baixo custo. A intensidade luminosa típica é significativa, fornecendo brilho amplo para fins de indicação e iluminação. A cor branco quente (com coordenadas de cromaticidade CIE 1931 típicas de x=0,40, y=0,39) foi projetada para ser visualmente confortável e é frequentemente preferida para retroiluminação de displays e indicadores de painel.

As aplicações-alvo são diversas, focando em áreas onde a sinalização visual clara e confiável é primordial. Estas incluem painéis de mensagens e placas de exibição onde LEDs individuais formam caracteres ou gráficos. Também é ideal para indicadores ópticos de uso geral em eletrônicos de consumo, equipamentos industriais e interiores automotivos. Além disso, seu brilho o torna adequado para retroiluminação de painéis menores, interruptores ou escalas. Aplicações de luz de marcação, como em eletrodomésticos ou sinalização, também se beneficiam de seu desempenho.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão abrangente dos limites e características operacionais do dispositivo é essencial para um projeto de circuito confiável e desempenho de longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Corrente Direta Contínua (I_F):30 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente ao ânodo do LED.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA. Esta corrente mais alta é permitida apenas em condições pulsadas, especificadas aqui com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1 kHz. Exceder a classificação de corrente contínua, mesmo brevemente, pode degradar o LED.
• Tensão Reversa (V_R):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar ruptura da junção.
• Dissipação de Potência (P_d):110 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que o dispositivo pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) multiplicada pela Corrente Direta (I_F).
• Temperatura de Operação & 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.
• Tensão de Suporte a ESD (HBM):4 kV. O dispositivo oferece um bom nível de proteção contra Descarga Eletrostática usando o Modelo do Corpo Humano, o que é importante para o manuseio durante a montagem.
• Temperatura de Soldagem:Os terminais podem suportar uma temperatura de soldagem de 260°C por até 5 segundos, o que é compatível com processos padrão de soldagem por onda ou manual.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos em condições típicas (Ta=25°C) e definem o desempenho do dispositivo em operação.

• Tensão Direta (V_F):Varia de 2,8V a 3,6V em uma corrente de teste de 20mA. Esta faixa é crítica para projetar o circuito limitador de corrente. O valor típico está dentro desta faixa, e a tensão real dependerá do bin específico (ver seção 3).
• Intensidade Luminosa (I_V):Possui um valor mínimo de 7150 milicandelas (mcd) a 20mA. Esta é uma medida do brilho percebido do LED em uma direção específica. A intensidade real de uma unidade específica cairá em um bin definido (T, U ou V).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo de visão total típico na metade da intensidade é de 30 graus. Isto descreve a dispersão angular da saída de luz; um ângulo menor como este indica um padrão de feixe mais focado e direcional.
• Coordenadas de Cromaticidade:O ponto de cor típico é definido como x=0,40, y=0,39 no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Isto coloca a luz branca na região do "branco quente". Unidades individuais são agrupadas em bins de cor específicos (D1, D2, E1, E2, F1, F2) para garantir consistência de cor.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 50 µA quando uma polarização reversa de 5V é aplicada.
• Tensão Reversa Zener (V_z):Um valor típico de 5,2V é observado quando uma corrente Zener (I_z) de 5mA é aplicada. Isto sugere que o dispositivo pode ter proteção integrada contra tensão reversa, uma característica valiosa para prevenir danos por conexão reversa acidental.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência no brilho, cor e características elétricas na produção em massa, os LEDs são classificados em bins. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Os LEDs são categorizados em três bins com base na sua intensidade luminosa medida a 20mA:

- Bin T:7150 mcd a 9000 mcd.

- Bin U:9000 mcd a 11250 mcd.

- Bin V:11250 mcd a 14250 mcd.

Uma tolerância de ±10% é aplicada à intensidade luminosa. Selecionar um bin mais alto (ex.: V) garante uma saída mínima mais brilhante.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em quatro bins para auxiliar no projeto da fonte de alimentação e no casamento de corrente em matrizes com múltiplos LEDs:

- Bin 0:2,8V a 3,0V.

- Bin 1:3,0V a 3,2V.

- Bin 2:3,2V a 3,4V.

- Bin 3:3,4V a 3,6V.

A incerteza de medição para V_Fé de ±0,1V.

3.3 Binning de Cor

A cor branco quente é rigidamente controlada agrupando os LEDs em regiões de cromaticidade específicas no diagrama CIE, rotuladas como D1, D2, E1, E2, F1 e F2. A ficha técnica fornece os intervalos de coordenadas dos vértices para cada um desses bins hexagonais. Para pedidos, estes são combinados em um único grupo (Grupo 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2), significando que o produto enviado pode ser de qualquer uma dessas seis classificações de cor, garantindo que todas estejam dentro da especificação de branco quente. A incerteza de medição para as coordenadas de cor é de ±0,01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas características fornecidas oferecem insights sobre o comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda

Esta curva de distribuição espectral mostra que o LED emite um espectro amplo característico de um LED branco convertido por fósforo. Possui um pico na região azul (do chip InGaN) e um pico mais amplo na região amarela/vermelha (do fósforo), combinando-se para criar luz branca. A curva confirma a qualidade "quente" por ter energia significativa nos comprimentos de onda mais longos.

4.2 Diagrama de Diretividade

O gráfico do padrão de radiação confirma o ângulo de visão típico de 30 graus. A intensidade é mais alta a 0 graus (no eixo) e diminui simetricamente até metade do seu valor em aproximadamente ±15 graus.

3.3 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

Esta curva mostra a relação exponencial típica de um diodo. A tensão direta aumenta com a corrente. Os projetistas usam isso para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação escolhida, garantindo que o resistor limitador de corrente ou driver seja dimensionado corretamente.

4.4 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra que a saída de luz (intensidade relativa) aumenta com a corrente direta, mas a relação não é perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas. Ela destaca a importância do controle de corrente estável para um brilho consistente.

4.5 Cromaticidade vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como as coordenadas de cor (x, y) mudam ligeiramente com variações na corrente de acionamento. Este é um fenômeno conhecido em LEDs brancos devido a mudanças na eficiência do fósforo e características do chip. Para aplicações críticas em cor, operar na corrente recomendada de 20mA garante que a cor esteja dentro das faixas de bin especificadas.

4.6 Corrente Direta vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating é crucial para a confiabilidade. Ela indica que a corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Para evitar superaquecimento e falha prematura, a corrente de acionamento deve ser reduzida ao operar em altas temperaturas ambientes, permanecendo dentro dos limites de dissipação de potência.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O dispositivo utiliza um encapsulamento padrão de LED redondo T-1 3/4 (5mm) com dois terminais axiais. Notas dimensionais importantes incluem:

- Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo indicação em contrário.

- O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde eles saem do corpo do encapsulamento.

- A protrusão máxima permitida da lente de resina abaixo do flange é de 1,5mm.

O desenho do encapsulamento fornece medidas exatas para o diâmetro da lente, altura do corpo, comprimento dos terminais e espaçamento dos terminais, que são essenciais para o projeto do footprint da PCB e para garantir o encaixe adequado em invólucros ou painéis.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado é crítico para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Formação dos Terminais

• A dobra deve ocorrer a pelo menos 3mm da base da lente de epóxi para evitar tensão no chip interno e nas ligações de fio.
• A formação deve ser concluídaantesdo processo de soldagem.
• Tensão excessiva durante a dobra pode rachar o epóxi ou danificar as conexões internas.
• O corte dos terminais deve ser feito à temperatura ambiente; o corte a quente pode induzir choque térmico.
• Os furos da PCB devem estar perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar tensão de montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

• O armazenamento recomendado após o recebimento é a ≤30°C e ≤70% de Umidade Relativa por até 3 meses.
• Para armazenamento mais longo (até 1 ano), os dispositivos devem ser mantidos em um recipiente selado, preenchido com nitrogênio e com dessecante.
• Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para evitar condensação nos dispositivos.

6.3 Processo de Soldagem

• Mantenha uma distância de mais de 3mm da junta de solda até a lente de epóxi.
• Recomenda-se soldar apenas até a base da barra de ligação no "leadframe".
• Para soldagem manual, controle a temperatura e o tempo da ponta do ferro para evitar superaquecimento.
• Para soldagem por imersão/onda, os terminais podem suportar 260°C por 5 segundos.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados para prevenir danos e ESD:

- Eles são colocados em sacos antiestáticos.

- Cada saco contém no mínimo 200 e no máximo 500 unidades.

- Cinco sacos são embalados em uma caixa interna.

- Dez caixas internas são embaladas em uma caixa mestra (externa).

7.2 Explicação do Rótulo

Os rótulos na embalagem incluem:

- CPN:Referência do número de peça do cliente.

- P/N:Número de peça do fabricante.

- QTY:Quantidade de dispositivos na embalagem.

- CAT:Código de combinação para os bins de Intensidade Luminosa e Tensão Direta.

- HUE:Código para a Classificação de Cor (ex.: D1, E2).

- REF:Informação de referência.

- LOT No:Número de lote de fabricação rastreável.

7.3 Designação do Número do Modelo

O número da peça segue um formato estruturado:334-15/X2C3- □ □ □ □. Os quadrados em branco (□) são espaços reservados para códigos que especificam as seleções exatas de binning para intensidade luminosa, tensão direta e classificação de cor. Isto permite que os clientes solicitem peças personalizadas para suas necessidades específicas de brilho, queda de tensão e consistência de cor.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é um simples resistor em série. O valor do resistor (R_série) é calculado como: R_série= (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo do bin ou da ficha técnica (ex.: 3,6V) para garantir que a corrente não exceda o I_Fdesejado (ex.: 20mA) mesmo com um LED de baixa resistência. Por exemplo, com uma fonte de 5V: R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohms. Um resistor padrão de 68 ou 75 Ohm seria adequado. Para múltiplos LEDs, conecte-os em série com um único resistor limitador de corrente se a tensão da fonte for suficientemente alta, ou use strings paralelas cada uma com seu próprio resistor para um melhor casamento de corrente.

8.2 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja relativamente baixa (110mW máx.), um projeto térmico adequado estende a vida útil e mantém a saída de luz. Certifique-se de que a PCB tenha área de cobre adequada ao redor dos terminais do LED para atuar como dissipador de calor, especialmente se operar próximo da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes. Evite colocar o LED perto de outros componentes geradores de calor.

8.3 Integração Óptica

O ângulo de visão de 30 graus fornece um feixe focado. Para iluminação mais ampla, ópticas secundárias como difusores ou lentes podem ser necessárias. A cor branco quente é menos propensa a causar ofuscamento do que o branco frio, tornando-a adequada para indicadores de visualização direta.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a LEDs brancos genéricos de 5mm, este dispositivo oferece vantagens principais:

1. Maior Intensidade Luminosa:Com um mínimo de 7150 mcd, é significativamente mais brilhante do que LEDs padrão de grau indicador, permitindo seu uso em displays legíveis à luz solar ou como fonte de luz de pequena área.

2. Proteção Integrada:A classificação ESD de 4kV e a sugestão de clamp Zener (Vz=5,2V) fornecem robustez contra manuseio e transitórios elétricos, o que muitas vezes é um custo extra ou componente externo em LEDs básicos.

3. Binning Rigoroso:O binning detalhado para intensidade, tensão e cor permite seleção precisa e melhor consistência em aplicações onde brilho ou cor uniformes em múltiplas unidades são críticos.

4. Conformidade Ambiental:Conformidade total com os padrões RoHS, REACH e livre de halogênio o torna adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sim, 30mA é a Corrente Direta Contínua Máxima Absoluta. Para uma vida útil e confiabilidade ideais, é uma prática comum operar abaixo deste máximo, como a 20mA conforme especificado nas características típicas.

P: Qual é o propósito dos diferentes bins de cor (D1, F2, etc.)?

R: Todos os bins (D1 a F2) produzem luz branco quente, mas com pequenas variações no tom exato (ex.: mais amarelado vs. mais rosado). Agrupá-los permite que o fabricante use todos os LEDs produzidos enquanto garante que caiam dentro de uma faixa aceitável de branco quente. Para a maioria das aplicações, o Grupo 1 é suficiente. Para aplicações que requerem casamento de cor muito rigoroso, especificar um único bin pode ser necessário.

P: Como interpreto o bin de Tensão Direta?

R: Se seu projeto for sensível à queda de tensão (ex.: funcionando com uma bateria de baixa tensão), selecionar um bin de V_Fmais baixo (0 ou 1) garantirá brilho mais consistente à medida que a bateria descarrega, pois uma queda de tensão menor deixa mais tensão sobre o resistor limitador de corrente.

P: Um resistor limitador de corrente é sempre necessário?

R: Sim. Um LED é um dispositivo acionado por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão sem limite de corrente fará com que ele consuma corrente excessiva, levando a falha imediata. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Painel de Indicadores de Status para Equipamento Industrial

Um engenheiro precisa projetar um painel com 20 indicadores de status brilhantes e branco quente. Requisitos: brilho e cor consistentes, alimentação de 24V DC, alta confiabilidade.

Passos do Projeto:

1. Método de Acionamento:Use um resistor em série por simplicidade e custo-benefício. Conecte LEDs em série-paralelo para usar eficientemente a fonte de 24V. Quatro LEDs em série têm um V_Fmáx. de ~14,4V (4 * 3,6V). O valor do resistor: R = (24V - 14,4V) / 0,020A = 480 Ohms. Use um resistor de 470 Ohm, 1/4W. Crie 5 strings idênticas de 4 LEDs + 1 resistor.

2. Seleção de Binning:Para garantir aparência uniforme, especifique o mesmo bin de intensidade luminosa (ex.: Bin U) e o mesmo grupo de bin de cor para todas as unidades no pedido.

3. Layout da PCB:Forneça tamanho de pista adequado para os terminais do LED. Inclua uma pequena área de cobre conectada ao terminal catodo para leve dissipação de calor. Certifique-se de que a regra de dobra de 3mm dos terminais seja observada no projeto do footprint.

4. Montagem:Siga as diretrizes de soldagem, usando um processo controlado para evitar danos térmicos.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED opera no princípio da eletroluminescência em um semicondutor. A região ativa é feita de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam, liberando energia na forma de fótons. A composição específica da camada de InGaN determina que esses fótons estejam na faixa de comprimento de onda azul (~450-470 nm).

Para criar luz branca, um revestimento de fósforo é aplicado sobre o chip azul. Este fósforo é um material cerâmico dopado com elementos de terras raras. Quando os fótons azuis de alta energia atingem o fósforo, eles são absorvidos e reemitidos como fótons de menor energia em um amplo espectro, principalmente nas regiões amarela e vermelha. A combinação da luz azul não convertida e da luz amarela/vermelha convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A qualidade "quente" é alcançada ajustando a composição do fósforo para realçar o componente de comprimento de onda mais longo (vermelho) do espectro.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O uso de chips azuis baseados em InGaN com conversão por fósforo é a tecnologia dominante para produzir LEDs brancos, conhecidos como pc-LEDs. Este dispositivo representa um produto maduro e de alto volume em um encapsulamento "through-hole". As tendências da indústria estão se movendo em direção a:

1. Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas no projeto do chip, eficiência do fósforo e extração do encapsulamento continuam a elevar a eficácia luminosa, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.

2. Qualidade de Cor:Avanços na tecnologia de fósforos, incluindo o uso de múltiplos fósforos ou pontos quânticos, estão melhorando o Índice de Reprodução de Cor (IRC), tornando a luz branca mais natural e precisa para exibir cores.

3. Miniaturização do Encapsulamento & Migração para SMT:Embora o T-1 3/4 permaneça popular, encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) (como 3528, 5050) são cada vez mais comuns para montagem automatizada e projetos de maior densidade. No entanto, LEDs "through-hole" como este mantêm vantagens em prototipagem, reparo e aplicações que requerem maior brilho de ponto único ou robustez contra vibração.

4. Iluminação Inteligente e Conectada:O mercado mais amplo está integrando LEDs com sensores e controladores para sistemas de iluminação inteligente, embora isso afete principalmente módulos de iluminação de maior potência, em vez de lâmpadas indicadoras discretas.

Este LED específico ocupa um nicho estável e otimizado para desempenho, oferecendo uma solução confiável para aplicações onde sua combinação específica de brilho, estilo de encapsulamento e cor é necessária.