Ficha Técnica LED 3030 de Média Potência - Dimensões 3.0x3.0mm - Tensão 3.1V - Potência 0.5W - Branco Frio 6000K

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED de média potência com fator de forma 3030 que utiliza um encapsulamento de composto epóxi moldado (EMC). O produto foi concebido para oferecer um equilíbrio ideal entre eficácia luminosa (lm/W) e custo-benefício (lm/$) no segmento de média potência. Foi projetado para aplicações que exigem desempenho fiável e qualidade de luz elevada.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens desta série de LED incluem o seu design de encapsulamento EMC termicamente melhorado, que melhora a dissipação de calor e a fiabilidade a longo prazo. Preenche a lacuna entre aplicações de média e alta potência, sendo capaz de suportar até 0,8W. Com uma corrente de acionamento máxima de 240mA e um Índice de Reprodução de Cor (IRC) mínimo de 70, é adequado para aplicações que exigem boa qualidade de cor. O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo sem chumbo. Uma aplicação-alvo chave identificada são as Luzes de Circulação Diurna (DRL).

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Todas as medições são especificadas nas condições padrão de teste de Corrente Direta (IF) = 150mA, Temperatura Ambiente (Ta) = 25°C e Humidade Relativa (RH) = 60%, salvo indicação em contrário.

2.1 Características Fotométricas e de Cor

A variante Branco Frio tem uma gama de temperatura de cor correlacionada (CCT) de 5300K a 6488K, com um valor típico de 6018K. O IRC mínimo (Ra) é 70, com um valor típico de 71,5. A saída de fluxo luminoso tem uma tolerância de medição de ±7%, enquanto a tolerância de medição do IRC é de ±2. A CCT é derivada do diagrama de cromaticidade CIE 1931. É importante notar que a tabela de manutenção do fluxo luminoso é apenas para referência.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

A tensão direta (VF) mede tipicamente 3,1V, com uma gama de 2,8V (Mín.) a 3,4V (Máx.) a 150mA. A corrente reversa (IR) é no máximo 10 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. O ângulo de visão (2θ½), definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico, é tipicamente 120°. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth j-sp) é tipicamente 11 °C/W. O dispositivo tem uma capacidade de suportar Descarga Eletrostática (ESD) de 2000V.

2.3 Valores Absolutos Máximos

Operar o dispositivo além destes limites pode causar danos permanentes. Os valores absolutos máximos são: Corrente Direta Contínua (IF): 240 mA; Corrente Direta de Pulso (IFP): 300 mA (Largura de Pulso ≤ 100µs, Ciclo de Trabalho ≤ 1/10); Dissipação de Potência (PD): 816 mW; Tensão Reversa (VR): 5 V; Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +105°C; Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +105°C; Temperatura da Junção (Tj): 125 °C; Temperatura de Soldagem (Tsld): 230°C ou 260°C durante 10 segundos. Deve-se ter cuidado para garantir que a dissipação de potência não exceda o valor absoluto máximo.

3. Análise de Curvas de Desempenho

3.1 Distribuição Espectral e Angular

A distribuição espectral de potência relativa (Fig. 1) define as características de cor do LED Branco Frio. A distribuição do ângulo de visão (Fig. 2) mostra o padrão de feixe típico de 120°, confirmando o perfil de emissão Lambertiano ou quase-Lambertiano comum para este tipo de encapsulamento.

3.2 Características da Corrente Direta

A relação entre a corrente direta e o fluxo luminoso relativo (Fig. 3) mostra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas acabará por saturar e degradar-se a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos. A curva de tensão direta vs. corrente direta (Fig. 4) demonstra o comportamento exponencial característico do díodo, com VF a aumentar logaritmicamente com IF.

3.3 Dependência da Temperatura

A variação das coordenadas de cromaticidade CIE (x, y) com a temperatura ambiente (Fig. 5) é crítica para aplicações sensíveis à cor, mostrando como o ponto branco pode desviar-se. O fluxo luminoso relativo diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta (Fig. 6), uma consideração chave para o projeto de gestão térmica. Da mesma forma, a tensão direta tipicamente diminui com o aumento da temperatura (Fig. 7).

3.4 Derating e Corrente Máxima

A Figura 8 ilustra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente para dois valores diferentes de resistência térmica junção-ambiente (Rth j-a): 30°C/W e 35°C/W. Este gráfico é essencial para determinar a corrente de operação segura num determinado ambiente térmico. Por exemplo, a uma temperatura ambiente de 85°C com Rth j-a=35°C/W, a corrente máxima é significativamente reduzida (derating) em relação ao máximo absoluto de 240mA.

4. Estrutura de Bins de Cor

Os LEDs são classificados em bins com base nas suas coordenadas de cromaticidade para garantir consistência de cor dentro de uma aplicação. A Figura 9 mostra o diagrama de cromaticidade CIE 1931 com a estrutura de bins definida. A Tabela 5 fornece uma descrição detalhada dos códigos de bin. A incerteza de medição para as coordenadas de cor é de ± 0,007. Toda a classificação é realizada em condições padrão (IF=150mA, Ta=25°C).

5. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é bem adequado para uma variedade de aplicações de iluminação geral devido ao seu equilíbrio entre eficiência, custo e qualidade. A ficha técnica menciona especificamente as Luzes de Circulação Diurna (DRL). Outras aplicações potenciais incluem iluminação interior (lâmpadas, tubos, painéis), iluminação arquitetónica, sinalização e retroiluminação para ecrãs onde se deseja uma temperatura de cor branco frio.

5.2 Gestão Térmica

Uma gestão térmica eficaz é fundamental para alcançar o desempenho nominal e a longevidade. A resistência térmica típica de 11 °C/W da junção ao ponto de solda significa que o projeto do PCB deve fornecer um caminho de baixa impedância térmica para o ambiente. Recomenda-se a utilização de vias térmicas apropriadas, área de cobre e, possivelmente, um PCB com núcleo metálico (MCPCB) para operação com corrente elevada ou em temperatura ambiente elevada. Consulte sempre a curva de derating (Fig. 8) para selecionar a corrente de acionamento apropriada.

5.3 Considerações de Acionamento Elétrico

É fortemente recomendado um driver de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para garantir uma saída de luz estável e prevenir a fuga térmica. O driver deve ser selecionado para operar dentro da gama de corrente especificada (até 240mA contínua). A variação da tensão direta (2,8V a 3,4V) deve ser considerada na tensão de conformidade do driver. Para operação em pulso (IFP), é necessário um rigoroso cumprimento dos limites de largura de pulso (≤100µs) e ciclo de trabalho (≤1/10).

5.4 Soldagem e Manuseio

O dispositivo é compatível com perfis de soldagem por refluxo sem chumbo. A temperatura máxima de soldagem é de 230°C ou 260°C durante 10 segundos. Devem ser seguidas as diretrizes padrão IPC/JEDEC J-STD-020 para sensibilidade à humidade e perfis de refluxo. Devem ser observadas as precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem, uma vez que o dispositivo está classificado para 2000V HBM.

6. Comparação e Diferenciação

Comparado com LEDs tradicionais de média potência em encapsulamentos plásticos, o encapsulamento EMC oferece um desempenho térmico superior e resistência ao amarelecimento por exposição aos UV, levando a uma melhor manutenção do fluxo luminoso e maior tempo de vida. A pegada 3030 proporciona uma almofada térmica maior do que encapsulamentos mais pequenos (ex.: 2835), permitindo uma dissipação de potência mais elevada (até 0,8W) mantendo um fator de forma moderado. O IRC especificado de 70+ oferece melhor qualidade de cor do que muitos LEDs padrão de média potência, tornando-o adequado para aplicações onde a reprodução de cor é uma consideração.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. Princípios de Funcionamento e Tendências

8.1 Princípio Básico de Funcionamento

Esta é uma fonte de luz de estado sólido baseada num díodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se dentro da região ativa do chip semicondutor (tipicamente baseado em InGaN para LEDs azuis/brancos), libertando energia na forma de fotões (luz). A luz branco frio é gerada pela combinação de um chip de LED azul e um revestimento de fósforo. A luz azul do chip excita os fósforos amarelos (e por vezes vermelhos/verdes), e a mistura de luz azul e amarela é percecionada como branca.

8.2 Tendências da Indústria

O segmento de LED de média potência, particularmente em encapsulamentos como 3030 e 2835, continua a ser uma força dominante na iluminação geral devido à sua excelente relação custo-desempenho. As tendências incluem melhorias contínuas na eficácia luminosa (lm/W) através de avanços na tecnologia de chips e fósforos, a pressão para IRC mais elevado e melhor consistência de cor (bins mais apertados), e o desenvolvimento de encapsulamentos com resistência térmica ainda mais baixa para permitir correntes de acionamento e densidades de potência mais elevadas na mesma pegada. A mudança para EMC e outros materiais de encapsulamento de alto desempenho em relação aos plásticos padrão é uma tendência clara para uma maior fiabilidade em aplicações exigentes.