Especificação Técnica do LED 3030 de Média Potência em Pacote EMC - 3.0x3.0x?mm - Tensão 6.8V - Potência 1.3W - Branco Frio-Neutro-Quente - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma série de LEDs de média potência que utilizam um encapsulamento de 3030 e um pacote de Composto de Moldagem Epóxi (EMC). Projetada para alta eficiência e custo-benefício, esta série representa uma solução robusta para uma ampla gama de aplicações de iluminação geral e decorativa. O material EMC proporciona uma gestão térmica superior em comparação com os plásticos tradicionais, permitindo uma operação confiável em níveis de potência mais elevados.

As principais vantagens desta linha de produtos incluem uma das melhores relações lúmen-por-watt e lúmen-por-real no segmento de média potência. Foi projetada para preencher a lacuna entre aplicações de média e alta potência, com uma dissipação de potência máxima de 1.36W e uma corrente de acionamento máxima recomendada de 200mA. Os LEDs estão disponíveis num espectro de temperaturas de cor correlacionadas (CCT) desde o branco quente (2725K) até ao branco frio (6530K), todos com um Índice de Reprodução de Cor (IRC) mínimo de 80, garantindo uma boa qualidade de cor para os espaços iluminados.

1.1 Características e Benefícios Principais

• Pacote EMC com Melhoria Térmica:O design do pacote oferece uma excelente dissipação de calor, melhorando a longevidade e mantendo a estabilidade do fluxo luminoso.
• Alta Capacidade de Potência:Adequado para aplicações até 1.3W, desfazendo a linha entre LEDs de média e alta potência.
• Alta Corrente de Acionamento:Suporta uma corrente direta contínua máxima (IF) de 200mA, permitindo um maior fluxo luminoso de saída.
• Alta Qualidade de Cor:IRC mínimo de 80 em todos os bins de CCT proporciona uma reprodução de cor precisa e agradável.
• Sem Chumbo e Compatível com Reflow:Projetado para uso com solda sem chumbo e processos de reflow padrão de tecnologia de montagem em superfície (SMT).

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

Os dados de desempenho primários são medidos numa condição de teste padrão de IF = 150mA e Ta = 25°C. O fluxo luminoso de saída varia conforme o bin de cor, com valores típicos que vão de aproximadamente 119 lm a 131 lm. Um amplo ângulo de visão (2θ1/2) de 110 graus garante uma iluminação ampla e uniforme. A tensão direta (VF) a 150mA tem um valor típico de 6.8V, com uma tolerância de ±0.1V. É crucial notar as tolerâncias de medição fornecidas: ±7% para o fluxo luminoso e ±2 para o IRC (Ra).

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

As especificações máximas absolutas definem os limites operacionais. A corrente direta contínua máxima é de 200mA, sendo permitida uma corrente direta pulsada (IFP) de 300mA sob condições específicas (largura do pulso ≤ 100µs, ciclo de trabalho ≤ 1/10). A dissipação de potência máxima é de 1360 mW. A resistência térmica junção-ponto de solda (Rth j-sp) é de 14 °C/W, um parâmetro chave para o design de gestão térmica. O dispositivo pode operar e ser armazenado numa faixa de temperatura de -40°C a +85°C, com uma temperatura máxima de junção (Tj) de 115°C.

2.3 Especificações de Soldagem

O LED é classificado para soldagem por reflow. A temperatura máxima de soldagem não deve exceder 230°C ou 260°C, com o tempo de exposição na temperatura máxima limitado a 10 segundos. Aderir a estes perfis é essencial para evitar danos ao pacote ou degradação dos componentes internos.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins.

3.1 Binning de Cor (CCT)

O produto utiliza uma estrutura de binning compatível com o Energy Star para CCTs entre 2600K e 7000K. Seis bins primários são definidos (27M5, 30M5, 40M5, 50M5, 57M6, 65M6), cada um correspondendo a uma CCT nominal específica e a uma elipse definida no diagrama de cromaticidade CIE 1931. As coordenadas centrais (x, y), os raios da elipse (a, b) e o ângulo (Φ) para cada bin são especificados com precisão, com uma incerteza de medição da coordenada de cor de ±0.007.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

Dentro de cada bin de cor, os LEDs são ainda classificados pelo seu fluxo luminoso de saída a 150mA. As classificações de fluxo são designadas por códigos (ex.: 2C, 2D, 2E, 2F, 2G), cada um representando uma faixa mínima e máxima de fluxo. Por exemplo, no bin de cor 27M5, o código 2C cobre 107-114 lm, 2D cobre 114-122 lm e 2E cobre 122-130 lm. Isto permite aos designers selecionar componentes com base em requisitos precisos de brilho.

3.3 Binning de Tensão Direta

Embora a tabela detalhada para o binning de tensão não esteja totalmente extraída no conteúdo fornecido, é uma prática padrão agrupar os LEDs pela sua tensão direta (VF) a uma corrente especificada. Isto ajuda a projetar circuitos de acionamento mais consistentes e a gerir a distribuição de energia em matrizes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Características IV e de Fluxo Luminoso

A Figura 3 mostra a relação entre a corrente direta (IF) e o fluxo luminoso relativo. O fluxo aumenta com a corrente, mas exibe uma tendência sub-linear em correntes mais altas, provavelmente devido ao aumento dos efeitos térmicos e à queda de eficiência. A Figura 4 representa a tensão direta (VF) versus a corrente direta (IF), mostrando a curva característica típica do díodo.

4.2 Dependência da Temperatura

As Figuras 6 e 7 ilustram o impacto da temperatura ambiente (Ta) no desempenho. À medida que a temperatura aumenta, o fluxo luminoso relativo diminui (Figura 6), enquanto a tensão direta também diminui (Figura 7). A Figura 5 mostra a mudança nas coordenadas de cromaticidade (CIE x, y) com a temperatura, o que é crítico para aplicações que requerem pontos de cor estáveis. A Figura 8 é vital para o design: ela traça a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente para dois cenários diferentes de resistência térmica (Rj-a=35°C/W e 45°C/W). Este gráfico define a redução necessária da corrente à medida que a temperatura ambiente aumenta para manter a temperatura de junção dentro dos limites seguros.

4.3 Distribuição Espectral e Angular

A Figura 1 representa a distribuição espectral de potência relativa, que define a qualidade da cor. A Figura 2 mostra a distribuição do ângulo de visão ou padrão de radiação, confirmando o ângulo de feixe de 110 graus.

5. Diretrizes de Aplicação

5.1 Aplicações Alvo

• Lâmpadas de Substituição:Substituição direta para lâmpadas incandescentes, halógenas ou CFL tradicionais em luminárias.
• Iluminação Geral:Iluminação primária para espaços residenciais, comerciais e industriais.
• Retroiluminação:Para painéis de sinalização e exibição, interior e exterior.
• Iluminação Arquitetónica/Decorativa:Iluminação de destaque, sancas e outras instalações de iluminação estética.

5.2 Considerações de Design

Gestão Térmica:A resistência térmica de 14 °C/W exige um caminho térmico eficaz das almofadas de solda para um dissipador de calor. Use a Figura 8 para determinar a corrente de acionamento apropriada para a temperatura ambiente máxima esperada da sua aplicação. Exceder as especificações máximas, especialmente Tj, reduzirá significativamente a vida útil e a fiabilidade.

Design Elétrico:A seleção do driver deve ter em conta a VF típica de 6.8V a 150mA. Para acionamento por corrente constante, garanta que a saída de corrente do driver corresponde ao ponto de operação desejado (ex.: 150mA ou menos para melhor eficácia/vida útil). Considere o binning de tensão direta para equilibrar a corrente em strings paralelas.

Design Óptico:O ângulo de visão de 110 graus é adequado para iluminação ampla e difusa. Para feixes mais focados, serão necessárias ópticas secundárias (lentes).

6. Comparação Técnica e Tendências

Esta série de LED EMC 3030 posiciona-se no competitivo mercado de média potência. O seu principal diferenciador é o uso do encapsulamento EMC, que normalmente oferece melhor condutividade térmica e resistência ao amarelecimento sob exposição a alta temperatura/UV em comparação com os plásticos PPA ou PCT padrão usados em muitos LEDs de média potência. Isto permite que seja acionado a correntes mais altas (até 200mA) mantendo a fiabilidade, oferecendo efetivamente uma maior densidade de potência.

A tendência no encapsulamento de LED continua em direção a materiais e designs que melhoram o desempenho térmico e permitem uma maior densidade de fluxo a partir de pacotes menores. Os pacotes EMC e cerâmicos estão na vanguarda desta tendência tanto para dispositivos de média como de alta potência. O foco em alto lm/$ e lm/W, como destacado para este produto, continua a ser o principal impulsionador para a adoção em massa da iluminação LED.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o consumo real de energia no ponto de operação típico?

R: Na condição de teste de IF=150mA e VF=6.8V (típico), a potência elétrica é P = I*V = 0.15A * 6.8V = 1.02W.

P: Posso acionar este LED a 200mA continuamente?

R: Pode, mas deve garantir que a temperatura de junção (Tj) não excede 115°C. Isto requer uma excelente gestão térmica (baixa resistência térmica da junção para o ambiente). Consulte a Figura 8 para ver como a corrente máxima permitida diminui com o aumento da temperatura ambiente.

P: O que significa o \"M5\" ou \"M6\" no código do bin de cor (ex.: 27M5)?

R: Estes códigos referem-se a elipses específicas no diagrama de cromaticidade CIE definidas pelas normas ANSI C78.377 ou Energy Star. O número (27, 30, etc.) relaciona-se com a CCT nominal (ex.: 2700K, 3000K). A letra e o número (M5, M6) definem o tamanho e a localização da elipse de tolerância de cor em torno desse ponto nominal.

P: Como é que o pacote EMC beneficia o meu design em comparação com um pacote de plástico?

R: O material EMC tem maior condutividade térmica, permitindo que o calor do chip LED seja transferido para a placa e para o dissipador de calor de forma mais eficiente. Isto resulta numa temperatura de junção operacional mais baixa para a mesma corrente de acionamento, o que melhora a longevidade, mantém uma saída de luz mais alta e permite um potencial overdrive em designs bem refrigerados.

8. Exemplo de Design e Caso de Uso

Cenário: Projetar uma Substituição de Lâmpada LED de 1200 lm (Estilo A19)

Uma lâmpada LED típica equivalente a 60W incandescente produz cerca de 800 lúmens. Para criar um equivalente mais brilhante de 100W (~1600 lm), um designer pode usar este LED 3030.

Cálculo de Design:Visando 1600 lm com LEDs com um fluxo típico de 124 lm (ex.: do bin 30M5 a 150mA), são necessários aproximadamente 13 LEDs (1600 / 124 ≈ 12.9). Estes seriam dispostos numa PCB de núcleo metálico (MCPCB) dentro da lâmpada para dissipação de calor. Acionar todos os 13 em série exigiria uma tensão de saída do driver de ~13 * 6.8V = 88.4V, o que é elevado. Uma abordagem mais prática poderia ser duas strings paralelas de 6-7 LEDs cada, exigindo um driver com uma tensão mais baixa, mas capaz de fornecer o dobro da corrente. A potência total seria aproximadamente 13 * 1.02W = 13.3W, demonstrando alta eficácia. O design térmico deve garantir que a temperatura da base da lâmpada, que é o ambiente para a placa LED, permaneça dentro dos limites definidos pela Figura 8 para permitir a operação a 150mA.