Ficha Técnica do LED SMD de Média Potência 67-24ST - Pacote 3.50x3.50x2.00mm - Tensão 72V máx. - Corrente 15mA - Luz Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 67-24ST é um LED de média potência do tipo dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações de iluminação geral. Utiliza um pacote PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos), oferecendo um formato compacto com dimensões de aproximadamente 3.50mm x 3.50mm x 2.00mm. A cor primária emitida é branca, disponível em várias temperaturas de cor correlacionadas (CCT), incluindo variantes de branco frio, branco neutro e branco quente. A resina de encapsulamento é transparente. As principais vantagens deste LED incluem alta eficácia luminosa, excelente índice de reprodução de cor (CRI), baixo consumo de energia e um ângulo de visão muito amplo de 120 graus, tornando-o adequado para aplicações que requerem iluminação uniforme.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

Os principais parâmetros eletro-ópticos são medidos em uma corrente direta padrão (I_F) de 15mA e uma temperatura do ponto de solda (T_solda) de 25°C.

• Fluxo Luminoso (Φ):O fluxo luminoso mínimo de saída varia conforme a variante do produto, variando de 160 lúmens a 175 lúmens, com uma tolerância típica de ±11%.
• Tensão Direta (V_F):A tensão direta máxima é especificada em 72.0V, com uma faixa de operação típica e uma tolerância de ±0.1V.
• Índice de Reprodução de Cor (Ra/CRI):Esta série de produtos oferece um CRI mínimo de 80, com uma tolerância de ±2. Valores de CRI mais altos indicam melhor fidelidade de cor dos objetos iluminados.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo de meia intensidade é de 120 graus, proporcionando um padrão de emissão muito amplo.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve ser mantida dentro destes limites.

• Corrente Direta (I_F):15 mA (contínua).
• Corrente Direta de Pico (I_FP):20 mA (pulsada, ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 10ms).
• Dissipação de Potência (P_d):1080 mW.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Junção (T_j):115°C (máxima).

2.3 Características Térmicas

O gerenciamento térmico eficaz é crucial para o desempenho e longevidade do LED.

• Resistência Térmica (R_{th J-S}):A resistência térmica junção-ponto de solda é de 17°C/W. Este parâmetro é crítico para calcular o aumento da temperatura de junção com base na potência dissipada e no projeto térmico da PCB.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema abrangente de binning para garantir a consistência de cor e desempenho.

3.1 Temperatura de Cor (CCT) e Binning de Cromaticidade

Os LEDs são classificados de acordo com a temperatura de cor correlacionada (CCT) em um sistema de elipse MacAdam de 5 passos, garantindo uma consistência de cor rigorosa. Os bins de CCT disponíveis incluem 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K. As coordenadas de cromaticidade (Cx, Cy) para cada bin são fornecidas com uma tolerância de ±0.01 no diagrama CIE 1931.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é categorizado em bins denotados por códigos como 160L5, 165L5, até 185L5. Cada bin especifica uma faixa mínima e máxima de saída luminosa (ex.: 160L5: 160-165 lm) sob a condição de teste padrão de I_F=15mA.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em três categorias: 660T (66-68V), 680T (68-70V) e 700T (70-72V). Isso auxilia no projeto de circuitos acionadores com requisitos de tensão apropriados.

3.4 Índice de Reprodução de Cor (CRI)

O CRI é indicado por um código de uma letra no número da peça (ex.: 'K' para CRI ≥80). Outros códigos potenciais incluem M (60), N (65), L (70), Q (75), P (85) e H (90).

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui várias curvas características essenciais para o projeto.

4.1 Tensão Direta vs. Temperatura de Junção

A Figura 1 mostra a variação da tensão direta em relação à temperatura de junção. A tensão direta tipicamente tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo à medida que a temperatura de junção aumenta. Isso deve ser considerado no projeto do acionador de corrente constante.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 2 ilustra a relação entre a saída luminosa relativa e a corrente direta. A saída é geralmente linear dentro da faixa de operação recomendada, mas saturará em correntes mais altas.

4.3 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção

A Figura 3 descreve como a saída luminosa diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. Manter uma baixa temperatura de junção é vital para maximizar a saída de luz e a vida útil.

4.4 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A Figura 4 fornece a curva característica IV típica, que é fundamental para determinar o ponto de operação e o consumo de energia.

4.5 Corrente de Acionamento Máxima vs. Temperatura de Solda

A Figura 5 é uma curva de derating que mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda, com base na resistência térmica (R_{th j-s}=17°C/W). Este gráfico é crítico para garantir que a temperatura de junção não exceda sua classificação máxima sob diferentes condições de operação.

4.6 Padrão de Radiação

A Figura 6 mostra o diagrama de radiação espacial (intensidade), confirmando o amplo ângulo de visão de 120 graus com uma distribuição quase Lambertiana.

4.7 Distribuição Espectral

Um gráfico típico de distribuição espectral de potência é fornecido, mostrando o perfil de emissão do LED branco convertido por fósforo, o que é importante para análise de qualidade de cor.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O desenho mecânico detalhado especifica as dimensões do pacote PLCC-2. As medidas principais incluem um tamanho do corpo de 3.50mm ± 0.05mm em comprimento e largura, e uma altura de 2.00mm ± 0.05mm. O desenho também mostra o perfil da lente e detalhes do *lead frame*.

5.2 Layout dos Terminais e Identificação de Polaridade

O padrão recomendado para os terminais de solda (*land pattern*) é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda e estabilidade mecânica. A polaridade é claramente marcada no próprio pacote e no diagrama; o ânodo (+) e o cátodo (-) devem ser corretamente identificados durante a montagem para evitar polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

O LED é adequado para processos de soldagem por refluxo. A temperatura máxima permitida de soldagem é de 260°C por uma duração de 10 segundos. O perfil de temperatura deve estar em conformidade com as diretrizes padrão IPC/JEDEC para dispositivos sensíveis à umidade.

6.2 Soldagem Manual

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura da ponta do ferro não deve exceder 350°C, e o tempo de contato deve ser limitado a 3 segundos por terminal para evitar danos térmicos ao pacote plástico e ao *chip* do LED.

6.3 Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD)

O dispositivo é sensível à descarga eletrostática. Precauções adequadas contra ESD, como o uso de estações de trabalho aterradas e pulseiras antiestáticas, devem ser observadas durante a manipulação e montagem.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Explicação do Número do Produto

O número da peça segue uma estrutura específica:67-24ST/KKE-5MXXXXX720U1/2T.

• 67-24ST/: Código base do pacote.
• K: Índice de CRI (ex.: K=80 Mín.).
• KE-5M: Série de código interno.
• XXX: Três dígitos representando a CCT (ex.: 650 para 6500K).
• XXX: Três dígitos representando o fluxo luminoso mínimo em lúmens (ex.: 175).
• 720: Índice de tensão direta (72.0V máx.).
• U1: Índice de corrente direta (I_F=15mA).
• 2T: Quantidade por bobina (ex.: 2000 peças).

Exemplo: 67-24ST/KKE-5M65175720U1/2T decodifica para CRI 80 Mín., CCT 6500K, Fluxo 175 lm mín., V_F72.0V máx., I_F 15mA.

7.2 Lista de Produção em Massa

Uma tabela lista os produtos padrão disponíveis com seus valores específicos de CCT, CRI mínimo e fluxo luminoso mínimo, fornecendo um guia de seleção rápida para requisitos comuns.

7.3 Quantidade por Embalagem

Os dispositivos são normalmente fornecidos em fita e bobina. O sufixo "2T" no número da peça indica uma quantidade padrão por bobina, que é comumente de 2000 peças por bobina para este tipo de pacote, facilitando a montagem automatizada *pick-and-place*.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Geral:Ideal para lâmpadas LED, tubos e painéis devido à alta eficácia e bom CRI.
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Adequado para iluminação de destaque, sinalização e iluminação cênica que se beneficiam do amplo ângulo de visão.
• Indicadores e Iluminação:Pode ser usado para *backlighting*, indicadores de status e iluminação de interruptores.

8.2 Considerações de Projeto

• Gerenciamento Térmico:Dada a dissipação de potência (até ~1W) e a resistência térmica, recomenda-se uma PCB adequadamente projetada com área de cobre suficiente ou uma placa de núcleo metálico para manter a temperatura de junção baixa, garantindo longa vida e saída de luz estável.
• Seleção do Acionador:Um acionador de corrente constante é obrigatório. O acionador deve ser classificado para a alta tensão direta (até 72V) e fornecer uma saída estável de 15mA. Considere o coeficiente de temperatura negativo de V_Fno projeto do acionador.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de feixe de 120 graus reduz a necessidade de ópticas secundárias em muitas aplicações de iluminação difusa, mas deve ser considerado ao projetar para padrões de feixe específicos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros produtos não seja fornecida na ficha técnica, as principais características diferenciadoras deste LED podem ser inferidas:

• Configuração de Alta Tensão:A tensão direta incomumente alta (72V máx.) sugere que o pacote provavelmente contém múltiplos *chips* de LED conectados em série internamente. Isso reduz os requisitos de corrente para um determinado nível de potência, o que pode simplificar o projeto do acionador em alguns cenários, minimizando perdas resistivas (I²R).
• Desempenho Equilibrado:Oferece uma combinação de bom fluxo luminoso, alto CRI (≥80) e um ângulo de visão muito amplo em um pacote PLCC-2 padrão, tornando-o uma escolha versátil para iluminação geral orientada à qualidade.
• Conformidade:Conformidade total com os padrões RoHS, REACH e livre de halogênios o torna adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

10.1 Por que a tensão direta é tão alta (72V)?

Isso indica que o pacote integra múltiplas junções semicondutoras de LED conectadas em série. Por exemplo, se cada junção tem uma tensão direta típica de ~3V, aproximadamente 24 junções estariam conectadas em série para atingir ~72V. Esta configuração permite operar com uma corrente mais baixa (15mA) para uma determinada potência, o que pode ser vantajoso para a eficiência do acionador e o gerenciamento térmico.

10.2 Como selecionar o bin correto de CCT e fluxo?

Use a Lista de Produção em Massa e a explicação do código de bin. Escolha a CCT (ex.: 3000K para branco quente) com base na ambientação da aplicação. Selecione o bin de fluxo com base na saída de luz necessária, tendo em mente a tolerância de ±11%. Para cor consistente, certifique-se de que todos os LEDs em um luminário sejam do mesmo bin de CCT e CRI.

10.3 Qual é o impacto da temperatura de junção no desempenho?

Como mostrado nas curvas, temperaturas de junção mais altas levam à redução da saída de luz (depreciação de lúmens) e a uma mudança na tensão direta. Exceder a temperatura de junção máxima (115°C) reduzirá drasticamente a vida útil do LED. Um dissipador de calor adequado é essencial.

10.4 Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

No.LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma fonte de tensão constante levaria a um fluxo de corrente descontrolado, potencialmente excedendo o valor máximo absoluto e causando falha imediata. Sempre use um acionador de corrente constante ou um circuito que limite ativamente a corrente.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Módulo LED Linear para Iluminação de Escritório.

Um engenheiro está projetando uma substituição de tubo LED de 2 pés (cerca de 60 cm). O objetivo do projeto é 2000 lúmens com uma CCT de 4000K e um CRI >80. Usando a variante 67-24ST/KKE-5M40175720U1/2T (4000K, 175 lm mín.):

1. Cálculo da Quantidade:Fluxo alvo / Fluxo mín. por LED = 2000 / 175 ≈ 11.4 LEDs. Usar 12 LEDs fornece uma margem de projeto.
2. Projeto Elétrico:Todos os 12 LEDs serão conectados em série. Tensão direta total: 12 * ~70V (típico) = ~840V. Isso requer um acionador de alta tensão e corrente constante capaz de fornecer 15mA a >840V. Alternativamente, eles poderiam ser dispostos em combinações série-paralelo para reduzir o requisito de tensão, mas o casamento de corrente entre os ramos paralelos deve ser cuidadosamente gerenciado.
3. Projeto Térmico:Dissipação de potência total: 12 LEDs * (70V * 0.015A) ≈ 12.6W. A PCB deve ser projetada como um substrato de alumínio (MCPCB) para transferir efetivamente o calor do ponto de solda para o ambiente, mantendo T_jbem abaixo de 115°C.
4. Projeto Óptico:O ângulo de feixe nativo de 120 graus é adequado para fornecer iluminação difusa e sem ofuscamento em um *troffer* de escritório sem lentes adicionais.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é um LED branco convertido por fósforo. O núcleo é um *chip* semicondutor, tipicamente baseado em nitreto de gálio e índio (InGaN), que emite luz no espectro azul ou ultravioleta quando polarizado diretamente. Esta luz primária é então parcialmente absorvida por uma camada de fósforo depositada sobre ou ao redor do *chip*. O fósforo reemite luz em comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho). A combinação da luz azul remanescente e da emissão de espectro amplo do fósforo resulta na percepção de luz branca. A mistura específica de fósforos determina a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT) e o Índice de Reprodução de Cor (CRI) da luz branca final. O pacote PLCC-2 fornece proteção mecânica, abriga o *lead frame* para conexão elétrica e incorpora uma lente moldada que molda a saída de luz para alcançar o ângulo de visão especificado.

13. Tendências de Desenvolvimento

A evolução dos LEDs de média potência como o 67-24ST segue várias tendências-chave da indústria:

• Aumento da Eficácia (lm/W):Melhorias contínuas na tecnologia de *chips*, eficiência de fósforos e projeto de pacote buscam continuamente maior saída de luz por watt elétrico, reduzindo o consumo de energia para o mesmo nível de luz.
• Melhoria da Qualidade de Cor:Há uma forte demanda de mercado por valores de CRI mais altos (90+), especialmente para aplicações onde a reprodução precisa de cores é crítica, como varejo, museus e saúde. A melhoria da consistência de cor (binning mais rigoroso) também é um foco.
• Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas:Avanços em materiais (ex.: fósforos mais estáveis, encapsulantes robustos) e projetos de gerenciamento térmico visam estender a vida útil operacional e reduzir a depreciação de lúmens ao longo do tempo.
• Miniaturização e Maior Densidade:Embora o PLCC-2 permaneça popular, há uma tendência para pacotes menores e pacotes em escala de *chip* (CSP) que permitem maior densidade de pixels em aplicações como paredes de vídeo e iluminação linear de passo mais fino.
• Iluminação Inteligente e Ajustável:A integração com sistemas de controle para dimerização e ajuste de cor (CCT ajustável de branco quente a frio) está se tornando mais comum, embora isso normalmente exija LEDs multicanal ou múltiplos LEDs de cor única.