Índice
- 1. Visão Geral do Produto
- 2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos
- 2.1 Características Fotométricas e de Cor
- 2.2 Parâmetros Elétricos
- 2.3 Características Térmicas
- 3. Explicação do Sistema de Binning
- 4. Análise de Curvas de Desempenho
- 5. Informações Mecânicas e de Embalagem
- 6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
- 7. Informações de Embalagem e Pedido
- 8. Recomendações de Aplicação
- 9. Comparação e Diferenciação Técnica
- 10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)
- 11. Estudo de Caso Prático de Design e Uso
- 12. Introdução ao Princípio de Funcionamento
- 13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos
1. Visão Geral do Produto
Este documento fornece especificações técnicas abrangentes e diretrizes de aplicação para um componente LED específico. A informação central estabelece a validade e o status de revisão do documento. A fase do ciclo de vida é confirmada comoRevisão 2, indicando que esta é a segunda revisão oficial dos dados técnicos do componente. A data de lançamento para esta revisão é28 de novembro de 2014, às 10:08:02. Crucialmente, o período de expiração está marcado comoPermanente, significando que as especificações contidas nesta revisão são consideradas permanentemente válidas e não estão sujeitas a obsolescência programada ou substituição automática por uma data de revisão mais recente. Esta permanência é uma característica fundamental para o planejamento de design e fabricação de longo prazo.
O componente é projetado para confiabilidade e desempenho consistente. Seu mercado-alvo inclui aplicações que requerem saída óptica estável e de longo prazo, como iluminação geral, luzes indicadoras, retroiluminação para displays e iluminação interior automotiva. A vantagem central reside no conjunto de especificações congeladas, permitindo que os engenheiros projetem sistemas com a confiança de que os parâmetros-chave do componente não mudarão inesperadamente em lotes de produção futuros.
2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos
Embora o excerto fornecido se concentre nos metadados do documento, uma ficha técnica completa para um componente LED conteria parâmetros objetivos detalhados. As seguintes seções descrevem os dados críticos tipicamente incluídos e sua importância.
2.1 Características Fotométricas e de Cor
As propriedades fotométricas definem a saída de luz do LED. Os parâmetros-chave incluem:
- Fluxo Luminoso (Φv):Medido em lúmens (lm), indica a potência total percebida da luz emitida. As fichas técnicas frequentemente fornecem valores típicos e mínimos em uma corrente de teste especificada (por exemplo, 20mA, 60mA) e temperatura de junção (Tj).
- Intensidade Luminosa (Iv):Medida em milicandelas (mcd), descreve a potência luminosa por unidade de ângulo sólido. É crucial para aplicações de iluminação direcional. O ângulo de visão é especificado juntamente com este parâmetro (por exemplo, 120°).
- Comprimento de Onda Dominante (λD) ou Temperatura de Cor Correlata (CCT):Para LEDs coloridos (Vermelho, Verde, Azul, Âmbar), o comprimento de onda dominante define a cor percebida. Para LEDs brancos, a Temperatura de Cor Correlata (medida em Kelvin, K) especifica se a luz parece quente (por exemplo, 2700K), neutra (por exemplo, 4000K) ou fria (por exemplo, 6500K).
- Índice de Reprodução de Cor (CRI - Ra):Para LEDs brancos, o CRI indica com que precisão a fonte de luz revela as cores dos objetos em comparação com uma fonte de luz natural. Um CRI mais alto (mais próximo de 100) é melhor para aplicações onde a discriminação de cores é importante.
2.2 Parâmetros Elétricos
Estes parâmetros regem os requisitos de acionamento elétrico e o consumo de energia.
- Tensão Direta (VF):A queda de tensão através do LED quando opera em uma corrente direta especificada (IF). É tipicamente fornecida como uma faixa (por exemplo, 2,8V a 3,4V a 20mA). Este parâmetro é essencial para projetar o circuito limitador de corrente ou selecionar um driver apropriado.
- Corrente Direta (IF):A corrente de operação contínua recomendada. Exceder a corrente direta máxima nominal pode reduzir drasticamente a vida útil ou causar falha imediata.
- Tensão Reversa (VR):A tensão máxima que o LED pode suportar quando conectado em polarização reversa. Exceder esta tensão pode causar dano irreversível.
2.3 Características Térmicas
O desempenho e a longevidade do LED são altamente dependentes do gerenciamento de temperatura.
- Temperatura de Junção (Tj):A temperatura no próprio chip semicondutor. A Tjmáxima permitida (por exemplo, 125°C) é um limite crítico de projeto.
- Resistência Térmica (RθJA):Medida em °C/W, indica a eficácia com que o calor viaja da junção do LED para o ar ambiente. Um valor mais baixo significa melhor dissipação de calor, o que é vital para manter a saída de luz e a vida útil.
- Faixa de Temperatura de Armazenamento:A faixa de temperatura permitida para o componente quando não energizado.
3. Explicação do Sistema de Binning
Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isso garante que os clientes recebam componentes dentro de uma tolerância especificada.
- Binning de Comprimento de Onda/Temperatura de Cor:Os LEDs são agrupados com base em seu comprimento de onda dominante ou CCT medidos. Um código de bin (por exemplo, "3A") corresponde a uma faixa de comprimento de onda específica (por exemplo, 525-530nm).
- Binning de Fluxo Luminoso:Os LEDs são classificados de acordo com sua saída de luz em uma condição de teste padrão. Isso permite que os projetistas selecionem componentes que atendam aos requisitos mínimos de brilho para sua aplicação.
- Binning de Tensão Direta:A classificação por faixa de VFajuda a projetar uma distribuição de corrente mais uniforme quando vários LEDs são conectados em série.
4. Análise de Curvas de Desempenho
Dados gráficos fornecem uma visão mais profunda do comportamento do componente sob condições variáveis.
- Curva I-V (Corrente-Tensão):Este gráfico mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta. É não linear, característica de um diodo. A curva ajuda a entender a resistência dinâmica do LED.
- Características de Temperatura:Gráficos normalmente mostram como o fluxo luminoso ou a tensão direta mudam com o aumento da temperatura de junção. O fluxo luminoso geralmente diminui à medida que a temperatura aumenta.
- Distribuição Espectral de Potência Relativa:Este gráfico mostra a intensidade da luz emitida em cada comprimento de onda. Ele define as características de cor e pode mostrar a presença de picos secundários (por exemplo, em LEDs brancos convertidos por fósforo).
5. Informações Mecânicas e de Embalagem
As especificações físicas são críticas para o design e montagem da PCB.
- Dimensões da Embalagem:Desenhos mecânicos detalhados especificando comprimento, largura, altura e qualquer curvatura da lente. Tolerâncias são sempre fornecidas.
- Layout dos Pads (Footprint):O padrão recomendado de pads de cobre na PCB para soldagem. Isso inclui tamanho, forma e espaçamento dos pads para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica.
- Identificação de Polaridade:Marca clara dos terminais ânodo (+) e cátodo (-). Isso geralmente é indicado por um entalhe, um canto cortado, uma marca na lente ou diferentes comprimentos de terminais.
6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
O manuseio adequado garante confiabilidade.
- Perfil de Soldagem por Refluxo:Um gráfico tempo-temperatura especificando as fases recomendadas de pré-aquecimento, imersão, refluxo e resfriamento. Parâmetros críticos incluem temperatura de pico (tipicamente 260°C máximo por alguns segundos) e tempo acima do líquido.
- Precauções de Manuseio:Instruções sobre sensibilidade a ESD (Descarga Eletrostática), nível de sensibilidade à umidade (MSL) e recomendações para armazenamento (frequentemente em armários secos se MSL > 1).
- Limpeza:Compatibilidade com solventes de limpeza de PCB comuns.
7. Informações de Embalagem e Pedido
Informações para aquisição e logística.
- Especificação de Embalagem:Descreve a largura da fita transportadora, dimensões dos compartimentos, diâmetro do carretel e quantidade por carretel (por exemplo, 4000 peças por carretel de 13 polegadas).
- Rotulagem:Explica as informações impressas no rótulo do carretel, incluindo número da peça, quantidade, código de data e códigos de bin.
- Sistema de Numeração de Peças:Decodifica o número da peça para indicar atributos-chave como cor, bin de brilho, bin de tensão e tipo de embalagem.
8. Recomendações de Aplicação
Orientação para implementar o componente de forma eficaz.
- Circuitos de Aplicação Típicos:Esquemas mostrando circuitos drivers de corrente constante, cálculos de resistores em série/paralelo e elementos de proteção como supressores de tensão transitória.
- Considerações de Design:Conselhos sobre gerenciamento térmico (área de cobre da PCB, dissipação de calor), design óptico (seleção de lente para o padrão de feixe desejado) e diretrizes de derating para ambientes de alta temperatura.
- Casos de Uso Típicos:
Com base no status de revisão permanente e nas características comuns do LED, este componente é adequado para produtos com ciclos de vida longos ou onde a estabilidade do design é primordial. Exemplos incluem:
- Painéis de Controle Industrial:Indicadores de status em máquinas que podem estar em serviço por décadas.
- Iluminação de Infraestrutura:Sinalização de saída, iluminação de emergência ou destaques arquitetônicos onde a manutenção e substituição de peças são difíceis.
- Eletrodomésticos:Indicadores de energia ligada ou retroiluminação para controles em dispositivos como geladeiras ou fornos.
- Iluminação Interior Automotiva:Luzes de leitura, retroiluminação do painel ou iluminação de interruptores onde a consistência de cor e brilho é importante ao longo da vida útil do veículo.
9. Comparação e Diferenciação Técnica
O principal diferenciador destacado pelos dados fornecidos é operíodo de expiração "Permanente". Muitos componentes eletrônicos têm fichas técnicas vinculadas a uma revisão específica que pode ser atualizada frequentemente. A documentação deste componente é declarada permanentemente válida (Revisão 2). Isso oferece vantagens significativas:
- Garantia de Fornecimento de Longo Prazo:Os fabricantes podem estocar ou planejar longas corridas de produção sem medo de mudanças nas especificações.
- Estabilidade de Design:Produtos projetados em torno deste componente não exigirão revalidação ou recertificação devido a uma mudança na ficha técnica.
- Risco Reduzido:Elimina o risco de mudanças sutis de desempenho entre revisões afetando a qualidade ou conformidade do produto final.
Comparado a componentes com fichas técnicas frequentemente atualizadas, este prioriza a consistência absoluta em vez de potenciais melhorias incrementais de desempenho.
10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)
P: O que significa "Fase do Ciclo de Vida: Revisão"?
R: Indica o estágio do documento em seu processo de controle. "Revisão" significa que esta é uma versão atualizada (Revisão 2) de uma ficha técnica previamente lançada, contendo informações potencialmente corrigidas ou aprimoradas.P: A data de lançamento é 2014. Este componente está obsoleto?
R: Não necessariamente. O "Período de Expiração: Permanente" afirma explicitamente que as especificações são permanentemente válidas. O componente ainda pode estar em produção ativa. Sua relevância depende se seus parâmetros técnicos atendem às necessidades atuais da aplicação.P: Como devo acionar este LED?
R: Você deve usar uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor limitador de corrente em série. O circuito exato depende das especificações de tensão direta (VF) e corrente direta (IF), que seriam detalhadas na ficha técnica completa. Nunca conecte um LED diretamente a uma fonte de tensão sem controle de corrente.P: Por que o gerenciamento térmico é importante para LEDs?
R: A alta temperatura de junção acelera a degradação do material semicondutor e do fósforo (em LEDs brancos), levando a uma diminuição permanente na saída de luz (depreciação de lúmens) e a uma mudança potencial na cor. Também pode causar falha catastrófica. A dissipação de calor adequada é essencial para o desempenho e a longevidade.11. Estudo de Caso Prático de Design e Uso
Cenário: Projetando um painel indicador de status industrial de longa vida.
Um engenheiro está projetando um painel de controle para equipamento industrial com expectativa de vida útil de 20 anos. O painel requer LEDs de status vermelho, verde e amarelo. Consistência e confiabilidade são críticas.
Racional de Seleção:O engenheiro seleciona este componente LED específico (Revisão 2, válido permanentemente) pelas seguintes razões:
- Garantia de Especificação:A ficha técnica permanente garante que os LEDs comprados para a produção inicial e para kits de peças sobressalentes/serviço no ano 15 terão especificações de desempenho idênticas, mantendo a uniformidade do painel.
- Planejamento da Cadeia de Suprimentos:A empresa pode fazer um acordo de compra de longo prazo com o distribuidor, confiante de que a peça não será "melhorada" de uma forma que exija um redesenho.
- Implementação do Design:Usando os dados detalhados de VFe IF, o engenheiro projeta um circuito de acionamento simples baseado em resistor para cada cor de LED na PCB. Os dados de resistência térmica (RθJA) são usados para calcular que a pequena quantidade de calor gerada será dissipada com segurança pelo cobre da PCB, garantindo que a temperatura de junção permaneça bem abaixo da classificação máxima, mesmo no ambiente de 50°C do equipamento.
- Resultado:O produto final se beneficia de um desempenho de indicador estável e previsível ao longo de toda a sua vida operacional, reduzindo reclamações de garantia e complexidade de manutenção.
12. Introdução ao Princípio de Funcionamento
Um LED (Diodo Emissor de Luz) é um dispositivo semicondutor que emite luz quando uma corrente elétrica passa por ele. O princípio central é aeletroluminescência.
- Um chip semicondutor contém uma junção p-n, onde o material tipo p (com lacunas de elétrons) encontra o material tipo n (com elétrons livres).
- Quando uma tensão direta é aplicada (positivo para o lado p, negativo para o lado n), os elétrons da região n ganham energia suficiente para cruzar a junção e se recombinar com as lacunas na região p.
- Este processo de recombinação libera energia. Em diodos padrão, essa energia é liberada como calor. Nos LEDs, os materiais semicondutores (como Nitreto de Gálio para azul/branco, ou Fosfeto de Arsênio de Gálio para vermelho/amarelo) são escolhidos para que essa energia seja liberada principalmente comofótons(partículas de luz).
- O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida (gap) do material semicondutor. Um gap maior produz fótons de maior energia (comprimento de onda mais curto, como luz azul). LEDs brancos normalmente usam um chip LED azul revestido com um fósforo amarelo; parte da luz azul é convertida em amarelo, e a mistura é percebida como branca.
13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos
A indústria de LED continua a evoluir, embora um componente com uma ficha técnica permanentemente congelada represente um ponto tecnológico maduro e estabilizado. Tendências gerais observáveis no mercado mais amplo incluem:
- Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas na eficiência quântica interna e técnicas de extração de luz levam a mais lúmens por watt de entrada elétrica, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
- Melhor Qualidade de Cor:Desenvolvimento de novos sistemas de fósforo para LEDs brancos leva a valores mais altos do Índice de Reprodução de Cor (CRI) e temperatura de cor mais consistente entre os bins de produção.
- Miniaturização:Redução contínua no tamanho da embalagem (por exemplo, de 3528 para 2016 para 1010 códigos métricos) permitindo matrizes de iluminação de maior densidade e integração em dispositivos menores.
- Maior Densidade de Potência:Desenvolvimento de embalagens de LED de alta potência capazes de lidar com correntes de 1A, 3A ou mais, frequentemente exigindo soluções sofisticadas de resfriamento ativo.
- Iluminação Inteligente e Conectada:Integração de eletrônica de controle, sensores e interfaces de comunicação (como Zigbee ou Bluetooth) diretamente em módulos LED, indo além de componentes simples em direção a sistemas de iluminação inteligentes.
O componente descrito neste documento, com sua revisão permanente, posiciona-se como um bloco de construção confiável e bem caracterizado dentro desta paisagem tecnológica em evolução, escolhido para aplicações onde a consistência comprovada supera as métricas de desempenho mais recentes.
Terminologia de Especificação LED
Explicação completa dos termos técnicos LED
Desempenho Fotoeletrico
Termo Unidade/Representação Explicação Simples Por Que Importante Eficácia Luminosa lm/W (lumens por watt) Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente. Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade. Fluxo Luminoso lm (lumens) Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho". Determina se a luz é brilhante o suficiente. Ângulo de Visão ° (graus), ex., 120° Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe. Afeta o alcance de iluminação e uniformidade. CCT (Temperatura de Cor) K (Kelvin), ex., 2700K/6500K Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios. Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados. CRI / Ra Sem unidade, 0–100 Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom. Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus. SDCM Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos" Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente. Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs. Comprimento de Onda Dominante nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho) Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos. Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes. Distribuição Espectral Curva comprimento de onda vs intensidade Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda. Afeta a reprodução de cor e qualidade. Parâmetros Elétricos
Termo Símbolo Explicação Simples Considerações de Design Tensão Direta Vf Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida". A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série. Corrente Direta If Valor de corrente para operação normal do LED. Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil. Corrente de Pulsação Máxima Ifp Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash. A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos. Tensão Reversa Vr Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura. O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão. Resistência Térmica Rth (°C/W) Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor. Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte. Imunidade ESD V (HBM), ex., 1000V Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável. Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis. Gerenciamento Térmico e Confiabilidade
Termo Métrica Chave Explicação Simples Impacto Temperatura de Junção Tj (°C) Temperatura operacional real dentro do chip LED. Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor. Depreciação do Lúmen L70 / L80 (horas) Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial. Define diretamente a "vida de serviço" do LED. Manutenção do Lúmen % (ex., 70%) Porcentagem de brilho retida após o tempo. Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo. Deslocamento de Cor Δu′v′ ou elipse MacAdam Grau de mudança de cor durante o uso. Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação. Envelhecimento Térmico Degradação do material Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo. Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto. Embalagem e Materiais
Termo Tipos Comuns Explicação Simples Características e Aplicações Tipo de Pacote EMC, PPA, Cerâmica Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica. EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa. Estrutura do Chip Frontal, Flip Chip Arranjo dos eletrodos do chip. Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência. Revestimento de Fósforo YAG, Silicato, Nitreto Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco. Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI. Lente/Óptica Plana, Microlente, TIR Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz. Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz. Controle de Qualidade e Classificação
Termo Conteúdo de Binning Explicação Simples Propósito Bin de Fluxo Luminoso Código ex. 2G, 2H Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx. Garante brilho uniforme no mesmo lote. Bin de Tensão Código ex. 6W, 6X Agrupado por faixa de tensão direta. Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema. Bin de Cor Elipse MacAdam de 5 passos Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita. Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo. Bin CCT 2700K, 3000K etc. Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente. Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena. Testes e Certificação
Termo Padrão/Teste Explicação Simples Significado LM-80 Teste de manutenção do lúmen Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho. Usado para estimar vida do LED (com TM-21). TM-21 Padrão de estimativa de vida Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80. Fornece previsão científica de vida. IESNA Sociedade de Engenharia de Iluminação Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos. Base de teste reconhecida pela indústria. RoHS / REACH Certificação ambiental Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio). Requisito de acesso ao mercado internationalmente. ENERGY STAR / DLC Certificação de eficiência energética Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação. Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade.