Ficha Técnica LED Série Shwo(F) 2W - Pacote 3535 - Azul Royal 452.5nm - 2W de Potência - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série Shwo(F) representa a mais recente iteração de um pacote LED de montagem em superfície (SMD) de alta potência no formato 3535. Foi projetada com uma lente otimizada especificamente para alcançar brilho superior e eficiência na emissão de fótons. Esta série posiciona-se como uma das soluções mais eficientes e competitivas disponíveis para aplicações de iluminação especializada, com foco principal na horticultura.

O nome "Shwo" deriva da palavra chinesa para "Cintilar", simbolizando a qualidade brilhante, compacta e semelhante a uma estrela deste pacote LED. As suas principais vantagens incluem uma construção compacta em cerâmica SMD, proteção integrada contra ESD e conformidade com as principais normas ambientais e de segurança, incluindo RoHS, REACH da UE e requisitos Livres de Halogéneos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes parâmetros definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente ao LED. Não se destinam à operação normal.

• Corrente Contínua Máxima (I_F): 1000 mA (com um ciclo de trabalho de 1/10 @ 1 kHz).
• Corrente de Pico Máxima (I_Pulso): 1250 mA.
• Resistência Máxima a ESD (HBM): 8000 V, proporcionando uma proteção robusta para manuseamento.
• Tensão Inversa (V_R): Os LEDs não são projetados para operação em polarização inversa. A aplicação de tensão inversa pode causar falha imediata.
• Resistência Térmica (R_th): Varia de 10°C/W a 12°C/W, dependendo da tecnologia do chip, indicando a eficácia com que o calor é transferido da junção para o ponto de contacto térmico.
• Temperatura Máxima da Junção (T_J): 125°C. Exceder esta temperatura reduz drasticamente a vida útil e pode causar falha catastrófica.
• Temperatura de Operação (T_Opr): -40°C a +100°C, definindo a faixa de temperatura ambiente para operação confiável.
• Temperatura Máxima de Soldadura (T_Sol): 260°C, compatível com perfis padrão de refusão sem chumbo.
• Ciclos Máximos de Refusão Permitidos: 2 ciclos, indicando o número de vezes que o componente pode ser submetido à soldadura por refusão.

2.2 Características Óticas e Elétricas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste especificadas (T_pad= 25°C, I_F= 700 mA).

• Cor e Comprimento de Onda: Azul Royal com um comprimento de onda dominante de 452,5 nm. Este comprimento de onda é altamente eficaz para estimular a absorção de clorofila e é crucial para o crescimento das plantas em aplicações hortícolas.
• Fluxo Radiante (Potência Ótica): O valor típico é de 1500 mW. O fluxo radiante mínimo garantido é de 1300 mW.
• Fluxo de Fotões Fotossintéticos (PPF): 5,28 µmol/s. Esta métrica quantifica o número de fotões fotossinteticamente ativos emitidos por segundo, diretamente relevante para a eficácia hortícola.
• Eficiência Radiante: 57,1%. É calculada como (Fluxo Radiante / Potência Elétrica de Entrada) e é um indicador chave do desempenho de conversão eletro-ótica do LED.
• Ângulo de Visão: Típico de 120°, proporcionando um padrão de radiação amplo adequado para iluminação de área extensa.

2.3 Especificações Térmicas e de Fiabilidade

• Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL): Nível 1. Este é o nível mais robusto, indicando uma vida útil ilimitada em armazenamento a ≤30°C/85% de HR e sem necessidade de pré-secagem obrigatória antes da soldadura por refusão, o que simplifica a gestão de inventário.
• Condições de Armazenamento: -40°C a +100°C. O armazenamento adequado dentro desta faixa é essencial para manter a soldabilidade e o desempenho.

3. Explicação do Sistema de Binning

A nomenclatura do produto segue um sistema de codificação detalhado:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: Representa o bin de desempenho de fluxo luminoso (lm) ou fluxo radiante (mW) mínimo.
• C: Indica o padrão de radiação (ex.: "1" para Lambertiano).
• D: Denota a cor (ex.: "L" para Azul Royal, 445-460nm).
• E: Especifica o consumo de energia (ex.: "2" para 2W).
• H: Define o tipo de embalagem (ex.: "P" para Fita).
• V1234: Codifica o bin de tensão direta e o bin de cor/CCT.

Por exemplo, o número de peçaELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6decodifica para um LED Shwo(F) com um bin de fluxo radiante S41, padrão Lambertiano (1), cor Azul Royal (L), potência de 2W (2), fornecido em fita (P), com bins específicos de tensão direta e cor DB4B6.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido liste estas curvas no índice, os dados gráficos específicos não estão incluídos no texto fornecido. Normalmente, uma ficha técnica como esta conteria os seguintes gráficos de desempenho essenciais:

• Saída de Luz vs. Temperatura do Ponto de Contacto Térmico: Esta curva mostra como o fluxo radiante diminui à medida que a temperatura do ponto de contacto térmico do LED aumenta. A gestão térmica eficaz é crítica para manter a saída.
• Fluxo Luminoso/Radiante Relativo vs. Corrente Direta: Ilustra a relação sub-linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz, destacando a queda de eficiência em correntes mais elevadas.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva I-V): Essencial para o projeto do *driver*, mostrando a tensão necessária para atingir uma corrente alvo.
• Comprimento de Onda vs. Corrente Direta: Mostra qualquer desvio no comprimento de onda dominante com a mudança da corrente de acionamento.
• Distribuição Espectral de Potência: Um gráfico que traça a potência radiante em função do comprimento de onda, definindo as características de cor da emissão Azul Royal.
• Curvas de Derating de Corrente: Gráficos que especificam a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de contacto térmico para garantir que T_Jnão seja excedida.
• Padrões de Radiação: Diagramas polares que mostram a distribuição espacial da intensidade luminosa (ex.: Lambertiano).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

O LED utiliza um pacote de montagem em superfície 3535 (formato de 3,5mm x 3,5mm). O desenho mecânico detalhado na ficha técnica fornece as dimensões precisas do corpo do pacote, altura da lente e tolerâncias, que são críticas para o *layout* da PCB e o projeto ótico.

5.2 Configuração dos Pads e Polaridade

O diagrama da pegada mostra o *layout* dos pads do ânodo e do cátodo. A polaridade correta é vital para a operação. O projeto do ponto de contacto térmico é crucial para a dissipação de calor; a ficha técnica especifica o padrão recomendado para a máscara de pasta de solda e a cobertura para este ponto, para garantir uma transferência térmica ótima para a PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Soldadura por Refusão: O componente está classificado para uma temperatura máxima de pico de soldadura de 260°C, compatível com perfis padrão de refusão sem chumbo (SnAgCu). É permitido um máximo de 2 ciclos de refusão.
• Manuseamento: Apesar da sua elevada classificação ESD (8kV), devem ser observadas as precauções padrão contra ESD durante o manuseamento e montagem.
• Armazenamento: Como um dispositivo MSL Nível 1, não é necessário embalagem seca específica ou pré-secagem sob condições padrão de fábrica (<30°C/85% HR).

7. Embalagem e Informação de Encomenda

Os LEDs estão disponíveis em embalagens padrão da indústria:

• Embalagem em Fita para Emissores: Os componentes são colocados em fita transportadora relevada para montagem automatizada *pick-and-place*.
• Embalagem em Bobina para Emissores: A fita é enrolada em bobinas. A ficha técnica especifica a quantidade por bobina, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e dimensões da bobina.
• Rotulagem do Produto: As bobinas e caixas são etiquetadas com o número da peça, quantidade, código de data e outras informações de rastreabilidade.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Hortícola: Aplicação principal. O comprimento de onda de 452,5 nm Azul Royal é ideal para promover o crescimento vegetativo, controlar a morfologia das plantas e aumentar a produção de metabolitos secundários na agricultura em ambiente controlado (CEA), quintas verticais e suplementação em estufas.
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento: Usado em iluminação arquitetónica, iluminação de palco e ambientes temáticos onde são desejados efeitos azuis saturados.
• Iluminação de Sinalização e Símbolos: Adequado para retroiluminação de indicadores, sinalização e outras aplicações que requerem uma fonte de luz azul de alta intensidade.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica: Este é o fator de projeto mais crítico. Com uma resistência térmica de ~10-12°C/W, é obrigatório um caminho térmico de alta qualidade do ponto de contacto térmico para o dissipador de calor. Use uma PCB com *vias* térmicas suficientes e possivelmente uma placa de núcleo metálico (MCPCB) ou substrato metálico isolado (IMS) para aplicações de alta potência. Mantenha a temperatura do ponto de contacto térmico o mais baixa possível para máxima saída de luz e longevidade.
• Acionamento Elétrico: Use um *driver* LED de corrente constante. A corrente de operação típica é de 700mA, mas os projetos devem consultar as curvas de *derating* com base na temperatura de operação esperada. Certifique-se de que o *driver* é compatível com a faixa de tensão direta do bin selecionado.
• Projeto Ótico: O padrão Lambertiano de 120° é adequado para cobertura ampla. Óticas secundárias (lentes, refletores) podem ser usadas para colimar ou moldar o feixe para aplicações específicas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros produtos não seja fornecida na ficha técnica, as principais características diferenciadoras da série Shwo(F) podem ser inferidas:

• Alta Eficiência Radiante (57,1%): Indica uma excelente conversão de energia elétrica em potência ótica útil (fotões Azul Royal), o que se traduz em menor consumo de energia e carga térmica reduzida para uma determinada saída de luz na horticultura.
• Proteção Integrada contra ESD de 8kV: Oferece robustez superior comparado a muitos LEDs sem proteção incorporada, reduzindo as taxas de falha na fabricação e uso em campo.
• Pacote em Cerâmica: Proporciona melhor desempenho térmico e fiabilidade a longo prazo comparado com pacotes de plástico, especialmente sob acionamento de alta potência e ciclagem térmica.
• Conformidade Abrangente: Cumpre as normas RoHS, REACH e Livre de Halogéneos, facilitando o uso em mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre Fluxo Radiante (mW) e Fluxo de Fotões Fotossintéticos (PPF)?
R: O Fluxo Radiante mede a potência ótica total emitida em watts. O PPF mede o número de fotões por segundo dentro da faixa de radiação fotossinteticamente ativa (PAR, 400-700nm) que são utilizáveis pelas plantas. Para um LED Azul Royal monocromático, estão diretamente correlacionados, mas o PPF é a métrica preferida para eficácia hortícola.

P: Posso acionar este LED a 1000mA continuamente?
R: Não. O Valor Máximo Absoluto de 1000mA é especificado com um ciclo de trabalho de 1/10. Para operação contínua (DC), deve usar as curvas de *derating*. A uma temperatura típica do ponto de contacto térmico de 85°C, a corrente contínua máxima permitida será significativamente inferior a 1000mA para manter a temperatura da junção abaixo de 125°C.

P: Por que é importante o Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL 1)?
R: MSL 1 significa que o componente não é suscetível a danos induzidos por humidade ("*popcorning*") durante a soldadura por refusão. Não requer embalagem a vácuo ou pré-secagem antes do uso, simplificando a logística e os processos de fabricação em comparação com componentes de MSL mais elevado (ex.: MSL 2a, 3).

P: Como interpreto o número da peça para encomendar?
R: Deve especificar o número de peça completo, como ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, que define todas as características-chave: bin de fluxo, cor, potência, embalagem e bins elétricos. Encomendar apenas pelo nome genérico da série é insuficiente.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Módulo LED para Propagação de Plântulas
Um fabricante de luzes de cultivo está a projetar um módulo compacto para promover o crescimento forte e compacto de plântulas. Seleciona o LED Shwo(F) Azul Royal pelo seu comprimento de onda direcionado.

1. Projeto Elétrico: Visando um PPF de 50 µmol/s por módulo, calculam que precisam de aproximadamente 10 LEDs (50 / 5,28 ≈ 9,5). Optam por acionar cada LED a 700mA a partir de um *driver* de corrente constante. Selecionam um número de peça com um bin de tensão direta (V_f) que corresponda à faixa de tensão de saída do seu *driver* quando 10 LEDs estão ligados em série.
2. Projeto Térmico: O módulo será arrefecido passivamente. Projetam uma MCPCB de alumínio com uma camada espessa de cobre e uma matriz de *vias* térmicas sob o ponto de contacto térmico de cada LED. Modelam a temperatura esperada do ponto de contacto térmico para ser 75°C no dispositivo final. Consultando a curva de *derating* para 75°C, confirmam que a operação a 700mA está dentro da área de operação segura.
3. Projeto Mecânico e Ótico: Os LEDs são colocados numa grelha de 3,5mm. Dado o ângulo do feixe de 120°, não são usadas óticas secundárias, pois se deseja uma cobertura ampla e uniforme sobre a bandeja de plântulas.
4. Resultado: O módulo fornece o espectro azul alvo de forma eficiente, promovendo o desenvolvimento saudável das plântulas sem alongamento excessivo do caule, enquanto o projeto térmico confiável garante o desempenho a longo prazo.

12. Introdução ao Princípio Operacional

O LED Shwo(F) é uma fonte de luz semicondutora baseada na tecnologia de material nitreto de gálio e índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada através do ânodo e do cátodo, eletrões e lacunas são injetados na região ativa do chip semicondutor. Eles recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da estrutura de poço quântico de InGaN determina o comprimento de onda da luz emitida—neste caso, Azul Royal a aproximadamente 452,5 nm. O pacote de cerâmica fornece suporte mecânico, ligações elétricas e uma lente primária que molda a saída de luz num padrão Lambertiano. O diodo de proteção ESD integrado protege a junção semicondutora sensível de eventos de descarga eletrostática.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O desenvolvimento de LEDs como a série Shwo(F) é impulsionado por várias tendências-chave na indústria:

• Aumento da Eficiência (lm/W ou Eficiência Radiante): Melhorias contínuas na ciência dos materiais e no projeto de chips continuam a elevar a eficiência total, reduzindo o consumo de energia e as exigências de gestão térmica para a mesma saída de luz.
• Maior Densidade de Potência: Pacotes como o 3535 estão a ser acionados a correntes mais elevadas para fornecer mais luz a partir de uma área menor, permitindo dispositivos de iluminação mais compactos e intensos.
• Otimização para Aplicação Específica: Em vez de LEDs brancos de uso geral, há uma forte tendência para LEDs otimizados para bandas espectrais específicas. A horticultura é um exemplo principal, com LEDs adaptados a comprimentos de onda precisos que correspondem aos fotorreceptores das plantas (ex.: Azul Royal para absorção de clorofila, Vermelho Longínquo para resposta do fitocromo).
• Fiabilidade e Robustez Melhoradas: Características como classificações ESD elevadas, embalagem em cerâmica e projetos resistentes à humidade estão a tornar-se padrão para componentes de grau profissional, garantindo vidas úteis mais longas em aplicações exigentes.
• Integração e Padronização: O uso de formatos padrão (ex.: 3535) e embalagens simplifica o projeto e permite compatibilidade com segunda fonte, enquanto os circuitos de proteção integrados acrescentam valor e fiabilidade.