Ficha Técnica LED Mid-Power 3030 - Dimensão 3.0x3.0mm - Tensão 5.0-5.4V - Potência 1.2W - Branco Frio/Neutro/Quente - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma série de LEDs Mid-Power que utilizam o fator de forma 3030 (3.0mm x 3.0mm) e um encapsulamento EMC (Epoxy Molding Compound) avançado. A série foi projetada para oferecer um equilíbrio ideal entre eficácia luminosa, fiabilidade e custo-benefício, tornando-a uma escolha de referência no segmento Mid-Power. A filosofia central do projeto foca na gestão térmica e no desempenho óptico, permitindo operação com níveis de potência até 1.5W.

Os principais mercados-alvo para esta série de LEDs incluem soluções de retrofit de iluminação projetadas para substituir lâmpadas incandescentes ou fluorescentes tradicionais, iluminação geral para espaços residenciais e comerciais, retroiluminação para sinalização interior e exterior, e aplicações de iluminação arquitetónica ou decorativa onde o desempenho e a qualidade estética são primordiais.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Explicação do Sistema de Binning

3.1 Binning de Cor (CCT)

Os LEDs são meticulosamente classificados em bins de cor precisos com base nas suas coordenadas de cromaticidade no diagrama CIE 1931. A estrutura de binning para CCTs entre 2600K e 7000K segue o padrão Energy Star, garantindo consistência de cor dentro de uma área definida. Cada código de cor (ex.: 27M5, 30M5) corresponde a um ponto central específico (coordenadas x, y) e a uma área de tolerância elíptica definida pelos eixos maior/menor (a, b) e um ângulo (φ). A incerteza de medição para as coordenadas de cor é de ±0.007.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

Além da cor, os LEDs são ainda classificados pelo seu fluxo luminoso de saída na corrente de teste padrão. As classificações de fluxo são designadas por códigos (ex.: 2E, 2F, 2G, 2H), cada um representando uma gama específica de lúmens (ex.: 122-130 lm, 130-139 lm). Este binning bidimensional (cor e fluxo) permite aos projetistas selecionar componentes que atendam tanto aos requisitos de cromaticidade como de brilho da sua aplicação, garantindo uniformidade no produto de iluminação final.

3.3 Binning de Tensão Direta

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Análise de Curvas de Desempenho

4.1 Características IV e de Fluxo Luminoso

A Figura 3 ilustra a relação entre a corrente direta e o fluxo luminoso relativo. A saída é sub-linear; aumentar a corrente para além da gama recomendada de 25-30mA produz retornos decrescentes na produção de luz, enquanto aumenta significativamente a geração de calor e o stress no dispositivo. A Figura 4 mostra a curva da tensão direta versus corrente, que é essencial para projetar o circuito limitador de corrente apropriado.

4.2 Dependência da Temperatura

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Distribuição Espectral e de Ângulo de Visão

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Diretrizes de Montagem e Manuseio

5.1 Soldagem por Refluxo

Estes LEDs são compatíveis com processos de soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil de temperatura máxima de soldagem não deve exceder 230°C ou 260°C durante 10 segundos, conforme especificado nas classificações máximas absolutas. É imperativo seguir o perfil de refluxo recomendado pelo fabricante para evitar choque térmico ou danos ao encapsulamento EMC e à ligação interna do chip.

5.2 Armazenamento e Manuseio

A gama de temperatura de armazenamento recomendada é de -40°C a +85°C. Para prevenir a absorção de humidade, que pode causar o efeito "popcorn" durante o refluxo, os LEDs devem ser armazenados num ambiente seco, tipicamente em sacos selados com barreira de humidade e dessecante. Devem ser observadas as precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseio, uma vez que os dispositivos têm uma tensão de suporte ESD de 1000V (Modelo do Corpo Humano).

6. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Gestão Térmica

Um dissipador de calor eficaz é o fator mais importante para alcançar o desempenho nominal e a longevidade. A baixa resistência térmica junção-ponto de solda de 11 °C/W só é eficaz se o projeto da PCB e do sistema facilitar a dissipação de calor. O uso de PCBs com núcleo metálico (MCPCBs) ou placas com vias térmicas adequadas é fortemente recomendado para aplicações que operam na ou perto da corrente/potência máxima. A curva de derating (Fig. 8) deve ser utilizada para determinar a corrente de operação segura para o ambiente térmico real da aplicação.

6.2 Acionamento Elétrico

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Integração Óptica

O amplo ângulo de visão de 110 graus torna estes LEDs adequados para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme sem ótica secundária. Para iluminação direcional, podem ser utilizadas óticas primárias apropriadas (lentes) ou refletores. O alto CRI (≥80) torna-os excelentes para iluminação de retalho, iluminação de tarefas e outros ambientes onde a perceção precisa da cor é importante.

7. Comparação Técnica e Vantagens

O principal diferenciador desta série 3030 EMC reside na sua tecnologia de encapsulamento. Comparado com plásticos tradicionais PPA (Poliftalamida) ou PCT, o material EMC oferece condutividade térmica superior, maior resistência à temperatura e melhor resistência ao amarelecimento e degradação por exposição a UV e calor. Isto traduz-se num desempenho óptico mais estável ao longo da vida útil do LED, mantendo tanto a saída de lúmens como o ponto de cor melhor do que as alternativas com encapsulamento plástico.

A combinação do robusto encapsulamento EMC, da alta eficácia luminosa e do preciso binning multidimensional proporciona uma vantagem significativa em aplicações que exigem alta fiabilidade, longa vida e qualidade consistente, como luminárias comerciais e sinalização exterior.

8. Perguntas Frequentes (FAQs)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Princípios Técnicos e Tendências

10.1 Princípio de Funcionamento

Estes LEDs baseiam-se na tecnologia de semicondutores. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). Os materiais específicos e a estrutura das camadas de semicondutor determinam o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Um revestimento de fósforo é aplicado ao chip emissor de luz azul para converter uma parte da luz azul em comprimentos de onda mais longos, criando o amplo espectro de luz branca com o CCT e CRI desejados.

10.2 Tendências da Indústria

O segmento de LEDs Mid-Power continua a evoluir no sentido de maior eficácia (lúmens por watt) e melhor fiabilidade a pontos de custo competitivos. As tendências-chave incluem a adoção generalizada de EMC e outros materiais de encapsulamento semelhantes a cerâmica para melhor desempenho térmico e longevidade. Há também um forte foco no aprimoramento da qualidade e consistência da cor, com padrões de binning mais apertados e opções de CRI mais elevadas a tornarem-se comuns. Além disso, a integração de drivers e a controlabilidade inteligente estão a tornar-se cada vez mais importantes para os sistemas de iluminação de próxima geração. A plataforma 3030 EMC representa uma solução madura e otimizada dentro destes desenvolvimentos contínuos da indústria.