Ficha Técnica LED Branco Série T1D - Pacote 10.0x10.0mm - 49.5V Típico - Condução 360mA - Alto IRC - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série T1D representa um componente LED branco de alto desempenho e visão superior, projetado para aplicações exigentes de iluminação geral. Este dispositivo utiliza um design de pacote termicamente otimizado para gerir o calor de forma eficaz, permitindo operação estável em correntes de condução elevadas. Os seus principais objetivos de design são fornecer uma saída de fluxo luminoso elevado, mantendo excelentes propriedades de reprodução de cor, tornando-o adequado para aplicações onde a qualidade e intensidade da luz são críticas.

1.1 Vantagens Principais

• Alto Fluxo Luminoso:Capaz de fornecer mais de 2370 lúmens (típico) a 360mA, dependendo da temperatura de cor correlacionada (CCT).
• Excelente Qualidade de Cor:Apresenta um Índice de Reprodução de Cor (IRC) elevado de Ra90, garantindo uma reprodução de cor precisa e vibrante sob a sua iluminação.
• Gestão Térmica Robusta:O pacote é concebido para uma dissipação de calor eficiente, suportando operação a correntes elevadas e contribuindo para uma fiabilidade a longo prazo.
• Fator de Forma Compacto:A dimensão de 10.0mm x 10.0mm permite uma integração flexível em vários luminários e designs.
• Ângulo de Visão Ampla:Um ângulo de visão típico (2θ1/2) de 120 graus proporciona uma iluminação ampla e uniforme.
• Fabrico Fiável:O componente é compatível com processos de soldadura por refluxo sem chumbo e foi concebido para cumprir as regulamentações ambientais relevantes.

1.2 Aplicações-Alvo

Este LED foi projetado para um amplo espectro de soluções de iluminação, incluindo:

• Iluminação Arquitetónica e Decorativa:Iluminação de fachadas, iluminação de rebaixos e outras iluminações de destaque onde são necessários alta potência e boa cor.
• Lâmpadas de Substituição:Substituição direta para fontes de luz tradicionais em luminários existentes, oferecendo poupança de energia e melhor qualidade de luz.
• Iluminação Geral:Iluminação primária para espaços residenciais, comerciais e industriais.
• Retroiluminação para Sinalização:Painéis de sinalização interior e exterior que requerem retroiluminação brilhante e uniforme.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos que definem o envelope de desempenho do LED da série T1D.

2.1 Características Eletro-Óticas

Medido a uma corrente direta (IF) de 360mA e a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C, o dispositivo apresenta o seguinte desempenho em diferentes temperaturas de cor:

• 2700K (Branco Quente):Fluxo luminoso mínimo de 1900 lm, típico de 2150 lm.
• 3000K (Branco Quente):Fluxo luminoso mínimo de 2000 lm, típico de 2260 lm.
• 4000K-6500K (Branco Neutro a Frio):Fluxo luminoso mínimo de 2100 lm, típico de 2370 lm.

Notas Importantes:A tolerância de medição do fluxo luminoso é de ±7%, e a tolerância de medição do IRC (Ra) é de ±2. A tensão direta (VF) nestas condições é tipicamente 49.5V, com uma gama de 46V a 52V (tolerância ±3%).

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação deve ser sempre mantida dentro destes limites.

• Corrente Direta Contínua (IF):400 mA
• Corrente Direta de Pulso (IFP):600 mA (Largura de pulso ≤100μs, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (PD):20800 mW
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +105°C
• Temperatura de Junção (Tj):120°C (máximo)

2.3 Características Elétricas e Térmicas

• Tensão Direta (VF):46V (Mín), 49.5V (Típ), 52V (Máx) a IF=360mA.
• Corrente Reversa (IR):Máximo 1 μA a VR=5V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120° (Típico).
• Resistência Térmica (Rth j-sp):1 °C/W (Típico). Este valor baixo indica uma transferência de calor eficiente da junção do semicondutor para o ponto de solda na placa.
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 1000V (Modelo do Corpo Humano).

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência em projetos de iluminação, os LEDs são classificados (binning) de acordo com parâmetros-chave. A série T1D utiliza um sistema de binning multidimensional.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados pela sua saída de luz medida a 360mA. Cada bin tem um valor de fluxo luminoso mínimo e máximo definido. Por exemplo, para um LED CCT 4000K com Ra90, o código de bin "3M" cobre 2100-2200 lm, "3N" cobre 2200-2300 lm, e assim por diante até "3Q" para 2400-2500 lm. Isto permite aos designers selecionar LEDs com níveis de brilho previsíveis.

3.2 Binning de Tensão Direta

Para auxiliar no design do driver e no emparelhamento de corrente em matrizes multi-LED, os dispositivos também são classificados por tensão direta. Os códigos incluem "6R" (46-48V), "6S" (48-50V) e "6T" (50-52V). Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a alcançar um desempenho mais uniforme.

3.3 Binning de Cromaticidade (Consistência de Cor)

Os LEDs são classificados segundo padrões de consistência de cor muito apertados. As coordenadas de cromaticidade (x, y no diagrama CIE) para cada CCT (ex., 2700K, 4000K, 6500K) são controladas dentro de uma elipse MacAdam de 5 passos. Isto significa que a variação de cor entre LEDs no mesmo bin é virtualmente impercetível ao olho humano, o que é crucial para aplicações que requerem luz branca uniforme. O padrão segue os requisitos de binning Energy Star para a gama 2600K-7000K.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos fornecidos oferecem informações críticas sobre o comportamento do LED em diferentes condições de operação.

4.1 Distribuição Espectral

O gráfico do espetro para dispositivos Ra≥90 mostra uma emissão contínua e ampla em todo o espectro visível, o que é característico dos LEDs brancos de conversão por fósforo de alto IRC. A ausência de lacunas significativas no espetro é o que permite o alto índice de reprodução de cor, fazendo com que os objetos pareçam naturais sob a sua luz.

4.2 Corrente vs. Fluxo Luminoso Relativo

Esta curva ilustra a relação entre a corrente de condução e a saída de luz. Inicialmente, a saída de luz aumenta quase linearmente com a corrente. No entanto, a correntes mais elevadas, a eficiência tipicamente diminui devido ao aumento do calor e outros efeitos (queda de eficiência). Operar na ou abaixo da corrente recomendada de 360mA garante eficácia e longevidade ótimas.

4.3 Dependência da Temperatura

Os gráficos que mostram o fluxo luminoso relativo e a tensão direta em função da temperatura do ponto de solda (Ts) são vitais para o design térmico. O fluxo luminoso geralmente diminui à medida que a temperatura aumenta. A tensão direta também diminui com o aumento da temperatura. Compreender estas relações é essencial para projetar dissipadores de calor eficazes e prever a saída de luz no ambiente final da aplicação.

4.4 Corrente Máxima vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de derating define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a capacidade do LED de dissipar calor diminui, pelo que a corrente máxima de operação segura deve ser reduzida para evitar exceder a temperatura máxima de junção (Tj máx). Este gráfico é crítico para garantir fiabilidade em ambientes de alta temperatura.

5. Informação Mecânica e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED apresenta um pacote de montagem em superfície quadrado com dimensões de 10.0mm x 10.0mm. O desenho dimensional fornece vistas superior, lateral e inferior com as medidas críticas. A vista inferior mostra claramente o layout das pastilhas de solda e a marcação de polaridade. A tolerância padrão para dimensões não especificadas é de ±0.1mm.

5.2 Identificação de Polaridade e Design da Pastilha de Solda

A parte inferior do pacote tem pastilhas de solda de ânodo (+) e cátodo (-) claramente definidas. O padrão recomendado para a pastilha de solda (land pattern) é fornecido para garantir uma junta de solda fiável e uma conexão térmica adequada à placa de circuito impresso (PCB). Seguir esta pegada recomendada é essencial para estabilidade mecânica e transferência de calor ótima.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O componente está classificado para processos de soldadura por refluxo sem chumbo (Pb-free). Deve ser seguido um perfil térmico específico para evitar danos:

• Temperatura Máxima do Corpo do Pacote (Tp):Máximo 260°C.
• Tempo acima do Líquido (TL=217°C):60 a 150 segundos.
• Tempo dentro de 5°C da Temperatura de Pico:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Aquecimento (até ao pico):Máximo 3°C/segundo.
• Taxa de Arrefecimento (a partir do pico):Máximo 6°C/segundo.
• Tempo Total de 25°C até ao Pico:Máximo 8 minutos.

Aderir a este perfil evita choque térmico, defeitos nas juntas de solda e danos potenciais no chip LED interno e no fósforo.

7. Sistema de Numeração de Peças

O número de peça (ex., T1D**9G2R-*****) segue um código estruturado que transmite atributos-chave:

• Código de Tipo:"1D" indica um pacote de 10.0mm x 10.0mm.
• Código CCT:Dois dígitos que indicam a temperatura de cor correlacionada (ex., 27 para 2700K, 40 para 4000K).
• Código de Reprodução de Cor:Um único dígito para o IRC (ex., 9 para Ra90).
• Códigos de Configuração do Chip:Indicam o número de chips em série e paralelo dentro do pacote.
• Código de Cor:Uma letra que indica o padrão de cor (ex., ANSI).

Este sistema permite a identificação precisa e encomenda da variante de LED desejada.

8. Considerações de Design para Aplicação

8.1 Gestão Térmica

Dada a alta dissipação de potência (até ~17.8W a 360mA, 49.5V), uma gestão térmica eficaz é o fator de design mais importante. É obrigatório um PCB de núcleo metálico (MCPCB) de dimensão adequada ou outra solução de dissipação de calor para manter a temperatura do ponto de solda (Ts) dentro de limites seguros. Exceder as classificações térmicas levará a uma depreciação acelerada dos lúmens, desvio de cor e, em última análise, falha do dispositivo.

8.2 Condução Elétrica

É necessário um driver de LED de corrente constante para operar este dispositivo. O driver deve ser selecionado para fornecer uma corrente estável de 360mA (ou uma corrente reduzida com base nas condições térmicas) e deve suportar a tensão direta típica de ~49.5V por LED. Para designs que utilizam múltiplos LEDs, estes podem ser ligados em série, mas a tensão de saída do driver deve acomodar a soma das tensões diretas.

8.3 Integração Ótica

O amplo ângulo de visão de 120 graus é adequado para aplicações que requerem iluminação ampla sem ótica secundária. Para aplicações que necessitam de um feixe focalizado, devem ser utilizadas lentes ou refletores apropriados. Os designers devem considerar potenciais variações de cor ao longo do ângulo, embora o binning apertado minimize isto.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs padrão de média potência (ex., pacotes 2835, 3030), a série T1D oferece um fluxo luminoso significativamente mais elevado por dispositivo, reduzindo o número de componentes necessários num luminário de alta potência. Os seus principais diferenciadores são a combinação de fluxo muito elevado, alto IRC (Ra90) e um pacote robusto projetado para desempenho térmico. Comparado com outros LEDs COB (Chip-on-Board) de alta potência, oferece um fator de forma mais discreto, semelhante a uma fonte pontual, o que pode ser vantajoso para controlo ótico em certas aplicações.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso conduzir este LED a 400mA continuamente?

R: O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 400mA. No entanto, para uma vida útil e fiabilidade ótimas, recomenda-se operar na ou abaixo da condição de teste de 360mA, especialmente após considerar o derating térmico na aplicação real.

P: Que dissipador de calor é necessário?

R: O dissipador de calor necessário depende inteiramente da temperatura ambiente da aplicação, da corrente de condução desejada e da temperatura de junção aceitável. Utilizando a resistência térmica (Rth j-sp = 1°C/W) e a curva de derating, um engenheiro térmico pode calcular a impedância térmica necessária do ponto de solda para o ambiente.

P: Como é que a cor se desvia ao longo do tempo e da temperatura?

R: Todos os LEDs brancos sofrem algum grau de desvio de cor. O gráfico fornecido (Fig 7. Ts vs. Desvio CIE x, y) mostra a direção e magnitude do desvio das coordenadas de cromaticidade com a temperatura do ponto de solda. A manutenção do fluxo luminoso a longo prazo e o desvio de cor são influenciados pela temperatura e corrente de operação; operar dentro das especificações minimiza estes efeitos.

11. Exemplo de Caso de Uso de Design

Cenário: Projetar um luminário industrial de alta nave.

Um designer precisa de uma saída de luz de aproximadamente 25.000 lúmens. Utilizando o LED T1D-4000K-Ra90 do bin "3P" (2300-2400 lm típico), seriam necessários cerca de 10-11 LEDs. Estes seriam montados num grande dissipador de calor de alumínio com arrefecimento ativo para manter uma Ts baixa. Os LEDs seriam dispostos numa série, exigindo um driver de corrente constante com capacidade de tensão de saída superior a 500V (11 LEDs * 49.5V) e uma saída estável de 360mA. O amplo ângulo de visão proporcionaria uma boa cobertura para a área de alta nave, e o alto IRC melhoraria a visibilidade e segurança no espaço de trabalho.

12. Princípio de Operação

Este é um LED branco de conversão por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor emissor de azul, tipicamente baseado em nitreto de gálio e índio (InGaN). Quando a corrente direta é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do chip, emitindo luz azul. Uma parte desta luz azul atinge uma camada de material de fósforo (ex., YAG:Ce) depositada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve alguns dos fotões azuis e reemite luz num espetro mais amplo, principalmente nas regiões amarela e vermelha. A mistura da luz azul remanescente e da emissão de espetro amplo do fósforo resulta na perceção de luz branca. A mistura específica de fósforos determina a CCT e o IRC da saída final.

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs brancos de alta potência como a série T1D é impulsionado por melhorias contínuas em várias áreas:Eficiência (lm/W):Investigação contínua em novos materiais semicondutores (ex., em GaN não polar/semi-polar) e designs de chip avançados visam reduzir a queda de eficiência a correntes elevadas.Qualidade de Cor:A tendência é para valores de IRC ainda mais elevados (Ra95, Ra98) e melhor consistência de cor (elipses MacAdam mais apertadas, como de 3 ou 2 passos). Isto é alcançado através de misturas sofisticadas de múltiplos fósforos.Fiabilidade e Vida Útil:Materiais de pacote melhorados, interfaces térmicas melhores e maior estabilidade do fósforo sob alta temperatura e densidade de fluxo estão a estender a vida útil dos LEDs e a manutenção dos lúmens.Integração Inteligente:Há uma crescente convergência de pacotes de LED com sensores integrados, drivers e interfaces de comunicação para sistemas de iluminação inteligentes e ajustáveis.