Ficha Técnica do LED Branco Série T5C 5050 - Dimensões 5.0x5.0x1.9mm - Tensão 25V - Potência 4W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série T5C representa um LED branco de alto desempenho e visão superior, projetado para aplicações exigentes de iluminação geral. Utilizando um encapsulamento termicamente aprimorado, este componente de tamanho 5050 oferece um elevado fluxo luminoso e é capaz de suportar correntes de acionamento elevadas. O seu formato compacto e ângulo de visão amplo tornam-no adequado para uma variedade de projetos de iluminação onde o espaço e a eficiência são críticos. O produto é compatível com processos de soldagem por refluxo sem chumbo e adere às normas RoHS, garantindo responsabilidade ambiental na fabricação e no uso final.

1.1 Aplicações Alvo

Este LED foi projetado para uma ampla aplicabilidade no setor de iluminação. Os principais casos de uso incluem iluminação interior para espaços residenciais e comerciais, retrofit de luminárias existentes para tecnologia LED, iluminação de propósito geral e iluminação arquitetónica ou decorativa onde tanto o desempenho como a estética são importantes. O seu design robusto suporta uma operação fiável nestes diversos ambientes.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Uma compreensão profunda dos parâmetros do dispositivo é essencial para um design de sistema otimizado. As seguintes secções detalham as principais características elétricas, ópticas e térmicas.

2.1 Características Eletro-Ópticas

Sob condições de teste padrão (Corrente Direta, IF = 160mA e Temperatura de Junção, Tj = 25°C), o LED exibe métricas de desempenho específicas correlacionadas com a sua Temperatura de Cor Correlacionada (CCT) e Índice de Reprodução de Cor (Ra). Por exemplo, um LED de 4000K com Ra70 tem um fluxo luminoso típico de 655 lúmens (lm), com um valor mínimo especificado de 600 lm. À medida que a CCT diminui (por exemplo, para 2700K) ou a reprodução de cor aumenta (por exemplo, para Ra90), o fluxo luminoso típico geralmente diminui, refletindo os compromissos na tecnologia de fósforo. Todas as medições de fluxo luminoso têm uma tolerância de ±7%, enquanto as medições de Ra têm uma tolerância de ±2.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. A corrente direta máxima absoluta (IF) é de 240 mA, com uma corrente direta pulsada (IFP) de 360 mA sob condições específicas (largura de pulso ≤ 100µs, ciclo de trabalho ≤ 1/10). A dissipação de potência máxima (PD) é de 6480 mW. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa (VR) de até 5V. A faixa de temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +105°C, e a faixa de temperatura de armazenamento (Tstg) é de -40°C a +85°C. A temperatura máxima permitida na junção (Tj) é de 120°C. Para montagem, a temperatura de soldagem (Tsld) é especificada para processos de refluxo: 230°C ou 260°C por no máximo 10 segundos.

2.3 Características Elétricas/Ópticas a Tj=25°C

Esta secção detalha os parâmetros de operação típicos. A tensão direta (VF) varia de um mínimo de 23V a um máximo de 27V, com um valor típico de 25V a IF=160mA (tolerância de ±3%). A corrente reversa (IR) é no máximo de 10 µA a VR=5V. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade é metade do valor de pico, é tipicamente de 120 graus. Um parâmetro crítico para a gestão térmica é a resistência térmica da junção do LED para o ponto de solda numa MCPCB (Rth j-sp), que é tipicamente de 2,5 °C/W. O dispositivo tem um nível de resistência à Descarga Eletrostática (ESD) de 1000V (Modelo do Corpo Humano).

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. A série T5C utiliza um sistema de binning multidimensional que abrange fluxo luminoso, tensão direta e cromaticidade.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados com base no seu fluxo luminoso medido a 160mA. Cada combinação de CCT e CRI tem bins de fluxo específicos denotados por códigos de duas letras (por exemplo, GL, GM, GN). Por exemplo, um LED 4000K Ra70 pode ser classificado como GN (600-650 lm mín.), GP (650-700 lm), GQ (700-750 lm) ou GR (750-800 lm). Versões com CRI mais elevado (Ra90) para a mesma CCT têm tipicamente bins de fluxo mais baixos, começando em GK (450-500 lm). Isto permite aos designers selecionar o grau de brilho apropriado para a sua aplicação.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é classificada em bins para auxiliar no design de circuitos para regulação de corrente. Os bins são codificados como 6D (22-24V), 6E (24-26V) e 6F (26-28V), todos medidos a IF=160mA. Conhecer o bin de VF ajuda a calcular os requisitos da fonte de alimentação e a carga térmica com maior precisão.

3.3 Binning de Cromaticidade (Consistência de Cor)

Os LEDs são classificados dentro de uma elipse MacAdam de 5 passos no diagrama de cromaticidade CIE, que é um padrão para definir diferenças de cor perceptíveis. Cada CCT (por exemplo, 2700K, 3000K) tem uma coordenada central definida (x, y) e uma elipse definida por parâmetros (a, b, Φ). Por exemplo, o bin 4000K (40R5) está centrado em x=0,3875, y=0,3868. Esta classificação rigorosa garante que os LEDs do mesmo bin parecerão quase idênticos em cor para o olho humano, o que é crucial para luminárias com múltiplos LEDs. O padrão de binning Energy Star é aplicado a todos os produtos de 2600K a 7000K.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem uma visão do comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral

A ficha técnica inclui espectros de cor para as versões Ra70, Ra80 e Ra90. Estes gráficos mostram a intensidade relativa ao longo dos comprimentos de onda. LEDs com CRI mais elevado (Ra90) exibem tipicamente um espectro mais preenchido, especialmente na região vermelha, em comparação com LEDs Ra70, o que explica a sua melhor reprodução de cor, mas muitas vezes uma eficácia global ligeiramente inferior.

4.2 Ângulo de Visão e Intensidade

O gráfico de distribuição do ângulo de visão confirma o padrão de emissão amplo, tipicamente Lambertiano, com um semi-ângulo de 120 graus. Isto proporciona uma iluminação uniforme numa área ampla, adequada para iluminação geral.

4.3 Corrente vs. Características

A curva Corrente Direta vs. Intensidade Relativa mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear a correntes mais elevadas devido à queda de eficiência. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta ilustra a relação exponencial V-I do díodo, que é vital para projetar drivers de corrente constante.

4.4 Dependência da Temperatura

Gráficos-chave ilustram as alterações de desempenho com a temperatura ambiente (Ta). A curva Temperatura Ambiente vs. Fluxo Luminoso Relativo mostra a saída de luz a diminuir à medida que a temperatura aumenta, um fator crítico para a gestão térmica. A curva Temperatura Ambiente vs. Tensão Direta Relativa mostra a VF a diminuir com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo). O gráfico Ta vs. Desvio CIE x, y demonstra como o ponto de cor emitido pode desviar-se com a temperatura. Finalmente, o gráfico Corrente Direta Máxima vs. Temperatura Ambiente define a linha de derating; à medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente de acionamento máxima permitida deve ser reduzida para evitar exceder o limite de temperatura da junção.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem uma pegada 5050, o que significa que as dimensões do seu encapsulamento são aproximadamente 5,0mm x 5,0mm. A altura total é de 1,9mm. Desenhos mecânicos detalhados mostram as vistas superior e inferior, incluindo a forma da lente e o layout dos terminais. Dimensões críticas incluem os tamanhos e espaçamentos dos terminais, que são essenciais para o design do layout da PCB para garantir uma soldagem e condução térmica adequadas.

5.2 Design dos Terminais de Soldagem e Polaridade

A vista inferior indica claramente os terminais do ânodo e do cátodo. O padrão de soldagem é projetado para estabilidade e transferência de calor eficaz para longe do chip do LED. O cátodo é tipicamente marcado ou tem uma forma de terminal específica (por exemplo, um entalhe ou um terminal maior) para identificação. A ficha técnica especifica as dimensões recomendadas dos terminais de soldagem na PCB para obter uma junta de solda fiável e um desempenho térmico ótimo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é adequado para soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil de temperatura de soldagem máximo é especificado: temperaturas de pico de 230°C ou 260°C não devem ser excedidas por mais de 10 segundos. É crucial seguir os perfis de refluxo recomendados para evitar choque térmico ou danos ao encapsulamento do LED e aos materiais internos. As precauções incluem evitar stress mecânico durante a colocação e garantir que a PCB e o LED estejam limpos e livres de humidade antes da soldagem (considerar pré-aquecimento se necessário). O armazenamento deve ser num ambiente seco e controlado dentro da faixa de temperatura especificada (-40°C a +85°C).

7. Informações de Encomenda e Numeração de Modelo

O número de peça segue um sistema estruturado: T5C***81C-R****. Uma análise detalhada explica cada segmento (X1 a X10). Os parâmetros selecionáveis-chave incluem: Código de Tipo (X1, por exemplo, '5C' para 5050), Código CCT (X2, por exemplo, '40' para 4000K), Código de Reprodução de Cor (X3, por exemplo, '8' para Ra80), número de chips em série e paralelo (X4, X5) e um Código de Cor (X7) que indica padrões de desempenho como ANSI ou ERP. Este sistema permite uma encomenda precisa do bin de desempenho desejado.

8. Considerações de Design de Aplicação

8.1 Gestão Térmica

Dada a alta potência (até 4W típico a 160mA, 25V) e a resistência térmica típica de 2,5 °C/W, um dissipador de calor eficaz é fundamental. A temperatura máxima da junção de 120°C não deve ser excedida. Os cálculos de design devem considerar a temperatura ambiente, o caminho térmico da junção para o dissipador e a corrente de acionamento. Utilizar a curva de derating (Corrente Direta Máxima vs. Temperatura Ambiente) é essencial para ambientes de alta temperatura.

8.2 Acionamento Elétrico

É fortemente recomendado um driver de corrente constante para garantir uma saída de luz estável e uma longa vida útil. O driver deve ser escolhido com base no bin de tensão direta e na corrente de operação desejada (até o máximo absoluto de 240mA DC). Também é aconselhável proteção contra tensão reversa e picos de tensão transitórios. A sensibilidade ESD (1000V HBM) exige precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem.

8.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 120 graus pode exigir ópticas secundárias (lentes ou refletores) para obter padrões de feixe específicos para aplicações como spots ou downlights. O design de visão superior facilita a emissão direta para tais ópticas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

A série T5C diferencia-se pela combinação de um elevado fluxo luminoso a partir de um encapsulamento compacto 5050 e uma característica de tensão direta elevada (típica 25V), o que pode ser vantajoso para reduzir os requisitos de corrente em configurações de série. O design do encapsulamento termicamente aprimorado, evidenciado pela resistência térmica especificada, visa uma melhor fiabilidade e sustentabilidade de desempenho em comparação com encapsulamentos padrão. O binning abrangente em fluxo, tensão e elipses de cromaticidade rigorosas oferece aos designers um alto nível de consistência para produtos de iluminação de qualidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a eficácia típica deste LED?

R: A eficácia (lúmens por watt) pode ser calculada. Para um LED 4000K Ra70 com 655 lm típico a 160mA e 25V (4W de entrada), a eficácia típica é de aproximadamente 164 lm/W. A eficácia real do sistema será inferior devido a perdas no driver e efeitos térmicos.

P: Como seleciono o bin correto para o meu projeto?

R: Escolha a CCT (X2) e o CRI (X3) com base nos requisitos de iluminação da aplicação. Em seguida, selecione um bin de fluxo luminoso (da tabela de binning) que atenda às suas necessidades de brilho. O bin de tensão (6D/E/F) pode ser selecionado com base na faixa de conformidade de tensão do seu driver.

P: Posso acionar este LED na sua corrente máxima absoluta de 240mA continuamente?

R: Isto só é possível se a gestão térmica for excecionalmente eficaz, mantendo a temperatura da junção bem abaixo de 120°C. Na maioria dos designs práticos, é mais seguro operar na ou abaixo da corrente de teste de 160mA para garantir longevidade e manter a eficiência. Consulte sempre a curva de derating para a temperatura ambiente específica.

P: O que significa "elipse MacAdam de 5 passos" para consistência de cor?

R: Significa que todos os LEDs dentro deste bin têm coordenadas de cromaticidade tão próximas que a diferença de cor é imperceptível ou quase imperceptível para a maioria dos observadores sob condições de visualização padrão. Uma elipse de 5 passos é um padrão comum da indústria para mistura de cores de alta qualidade.

11. Estudo de Caso de Design Prático

Considere projetar uma placa de luz LED de alta qualidade 4000K Ra80. O designer seleciona a série T5C pela sua alta saída e consistência. Da tabela de binning, eles especificam o bin de fluxo GN (600-650 lm mín.) para atingir o brilho alvo da placa. Escolhem o bin de tensão 6E (24-26V) para corresponder à faixa de tensão de saída do seu driver de corrente constante. Uma PCB de núcleo metálico (MCPCB) é projetada com terminais que correspondem à recomendação da ficha técnica. O design térmico calcula o tamanho necessário do dissipador com base no número de LEDs, nos 2,5 °C/W de Rth j-sp, na temperatura ambiente esperada de 45°C e numa corrente de acionamento escolhida de 150mA (ligeiramente abaixo da corrente de teste para margem). O driver é selecionado para fornecer uma saída estável de 150mA com uma conformidade de tensão que cubra a tensão total em série de todos os LEDs. Esta abordagem sistemática, baseada nos parâmetros da ficha técnica, garante um produto de iluminação fiável, eficiente e consistente.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED branco funciona com base no princípio da eletroluminescência num material semicondutor, tipicamente nitreto de gálio e índio (InGaN) para a emissão azul. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões (luz azul). Esta luz azul atinge então um revestimento de fósforo depositado sobre ou perto do chip semicondutor. O fósforo absorve uma porção da luz azul e reemite-a como luz num espectro mais amplo, principalmente nas regiões amarela e vermelha. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela/vermelha convertida pelo fósforo resulta na perceção de luz branca. As proporções exatas de luz azul e luz convertida pelo fósforo determinam a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT), enquanto a amplitude e composição do espectro de emissão do fósforo influenciam o Índice de Reprodução de Cor (CRI).

13. Tendências Tecnológicas

A indústria de iluminação de estado sólido continua a evoluir com várias tendências-chave. A eficácia (lúmens por watt) está a aumentar constantemente através de melhorias na eficiência quântica interna, extração de luz e tecnologia de fósforo. Existe um forte foco na melhoria da qualidade da cor, indo além do Ra (CRI) para métricas como R9 (reprodução de vermelho saturado) e TM-30 (Rf, Rg) para uma avaliação de cor mais precisa. A miniaturização persiste, permitindo maior densidade e designs mais flexíveis. A iluminação inteligente e conectada, integrando sensores e controlos, está a tornar-se mais prevalente. Além disso, a fiabilidade e a vida útil sob condições reais de operação (incluindo alta temperatura e humidade) permanecem áreas críticas de desenvolvimento, assim como o impulso para processos e materiais de fabrico mais sustentáveis.