Ficha Técnica do LED SMD de Média Potência XI3030P - 3.0x3.0mm - 2.9V Máx. - 65mA - Branco - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O XI3030P é um LED de média potência do tipo dispositivo de montagem em superfície (SMD) num encapsulamento PLCC-2 (Portador de Chip com Terminais Plásticos). É concebido como um LED branco de visão superior, oferecendo uma combinação de alta eficácia luminosa, excelente reprodução de cor e um factor de forma compacto. Os seus principais objetivos de design são a eficiência energética e o desempenho fiável para uma vasta gama de aplicações de iluminação.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste encapsulamento de LED incluem:

• Alta Eficácia Luminosa:Eficácia típica de 225 lm/W a 65mA e 5000K de CCT, contribuindo para um menor consumo de energia.
• Índice de Reprodução de Cor (IRC) Elevado:Disponível com um IRC mínimo de 80 (Ra), com opções até 90, garantindo uma reprodução de cor precisa e agradável.
• Ângulo de Visão Ampla:Um ângulo de visão típico (2θ1/2) de 120 graus proporciona uma iluminação uniforme e ampla.
• Factor de Forma Compacto:A pequena dimensão de 3.0mm x 3.0mm permite layouts de PCB flexíveis e densos.
• Conformidade Ambiental:O produto é livre de chumbo, em conformidade com as normas RoHS, REACH da UE e livre de halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.2 Mercado-Alvo & Aplicações

Este LED é uma solução ideal para várias aplicações de iluminação que requerem um equilíbrio entre desempenho, eficiência e custo. As principais áreas de aplicação incluem:

• Iluminação Geral:Adequado para luminárias de iluminação ambiente residencial, comercial e industrial.
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Utilizado em iluminação de destaque, iluminação arquitectónica e iluminação de palco devido à sua boa qualidade de cor.
• Indicadores & Iluminação:Aplicável para retroiluminação, sinalização e indicadores de estado.
• Luzes de Interruptores:Pode ser integrado em interruptores iluminados e painéis de controlo.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objectiva dos principais parâmetros técnicos especificados na ficha técnica.

2.1 Características Electro-Ópticas

As principais métricas de desempenho são definidas em condições de teste padrão (temperatura do ponto de soldadura = 25°C, corrente directa IF = 65mA).

• Fluxo Luminoso (Φ):O fluxo luminoso mínimo varia conforme a variante do produto, variando de 37 lm a 39 lm dependendo da temperatura de cor correlacionada (CCT). Aplica-se uma tolerância de ±11%.
• Tensão Directa (VF):A tensão directa máxima é especificada como 2.9V, com uma tolerância típica de ±0.1V. Uma VF mais baixa contribui para uma maior eficiência do sistema.
• Índice de Reprodução de Cor (IRC/Ra):O Ra mínimo é 80 para a série padrão, com uma tolerância apertada de ±2, garantindo qualidade de cor consistente entre lotes de produção.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O valor típico é de 120 graus, considerado um ângulo de visão amplo, adequado para aplicações que requerem distribuição de luz difusa.
• Eficácia:A eficácia luminosa típica é de 225 lm/W, medida a 65mA e 5000K CCT. Esta é uma figura de mérito chave para a eficiência energética.
• Corrente Inversa (IR):A corrente inversa máxima é de 50 µA a uma tensão inversa (VR) de 5V, indicando as características de fuga do díodo.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação deve ser sempre mantida dentro destes limites.

• Corrente Directa (IF):180 mA (contínua).
• Corrente Directa de Pico (IFP):300 mA, permitida apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 10ms).
• Dissipação de Potência (Pd):580 mW.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +85°C (operação), -40°C a +100°C (armazenamento).
• Resistência Térmica (RθJ-S):A resistência térmica junção-ponto de soldadura é de 21 °C/W. Este parâmetro é crítico para o design de gestão térmica.
• Temperatura da Junção (Tj):A temperatura máxima admissível da junção é de 115°C.
• Temperatura de Soldadura:Soldadura por refluxo: 260°C máx. durante 10 segundos. Soldadura manual: 350°C máx. durante 3 segundos.

Nota Importante:O dispositivo é sensível a descargas electrostáticas (ESD). Devem ser observadas precauções adequadas de manuseamento ESD durante a montagem e manuseamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema abrangente de binning para garantir consistência eléctrica e óptica. O número do produto explica os códigos de bin.

3.1 Decodificação do Número do Produto

Exemplo: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P:Série e dimensão do encapsulamento (3.0mm x 3.0mm).
• KKX-5M:Código de série interno.
• Primeiro 'XX' (40):Representa a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT). '40' = 4000K.
• Segundo 'XX' (39):Representa o código do bin de fluxo luminoso mínimo. '39' = 39 lm (mín.).
• Terceiro 'XX' (29):Representa o código do bin de tensão directa máxima. '29' corresponde a VF máx. de 2.9V.
• U6:Índice de corrente directa, indicando que a corrente de operação é de 65mA.
• 2T:Código adicional da variante do produto.

3.2 Binning do Índice de Reprodução de Cor (IRC)

A ficha técnica fornece uma tabela que mapeia símbolos de uma letra para valores mínimos de IRC:

• M: IRC 60, N: 65, L: 70, Q: 75, K: 80, P: 85, H: 90.

A lista padrão de produção em massa apresenta variantes com IRC 80 (símbolo K).

3.3 Binning do Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é agrupado em bins de acordo com a CCT. Por exemplo:

• 3000K:Códigos de bin 37L2 (37-39 lm), 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm).
• 4000K/5000K/5700K:Códigos de bin 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm), 43L2 (43-45 lm).
• 6500K:Códigos de bin 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm), 42L2 (42-44 lm).

Todos os bins têm uma tolerância de ±11% sobre os valores nominais de fluxo.

3.4 Binning da Tensão Directa

A tensão directa é agrupada sob o código '2629' com três sub-bins:

• 26A: 2.6V - 2.7V
• 27A: 2.7V - 2.8V
• 28A: 2.8V - 2.9V (Máx.)

Aplica-se uma tolerância de ±0.1V aos limites do bin.

3.5 Binning de Cromaticidade (Elipses de MacAdam)

O ponto de cor do LED (coordenadas de cromaticidade) é controlado dentro de elipses definidas no diagrama CIE 1931 para garantir consistência de cor.

• MacAdam 3-passos:Controlo de cor mais apertado, significando que LEDs dentro de uma elipse de 3 passos são virtualmente indistinguíveis em cor para o olho humano em condições padrão.
• MacAdam 5-passos:Controlo de cor padrão, adequado para a maioria das aplicações de iluminação geral onde uma ligeira variação de cor é aceitável.

A ficha técnica fornece as coordenadas centrais (Cx, Cy) e os parâmetros da elipse (a, b, theta) para CCTs de 3000K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K para bins de 3 e 5 passos. A tolerância para as coordenadas de cromaticidade é de ±0.01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas típicas fornecem uma visão sobre o comportamento do LED em diferentes condições de operação.

4.1 Tensão Directa vs. Temperatura da Junção (Fig.1)

A tensão directa (VF) tem um coeficiente de temperatura negativo. À medida que a temperatura da junção (Tj) aumenta de 25°C para 115°C, a VF diminui linearmente aproximadamente 0.2V. Esta característica é importante para o design de drivers de corrente constante e considerações de compensação térmica.

4.2 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Directa (Fig.2)

A saída luminosa é sub-linear com a corrente. Embora a saída aumente com a corrente, a eficácia (lúmens por watt) tipicamente diminui a correntes mais elevadas devido ao aumento do "droop" térmico e de eficiência. Operar na corrente recomendada de 65mA garante eficácia e longevidade óptimas.

4.3 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção (Fig.3)

A saída luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A curva mostra que a uma Tj de 100°C, o fluxo luminoso relativo é aproximadamente 85% do seu valor a 25°C. Uma gestão térmica eficaz (baixa RθJ-A) é crucial para manter a saída de luz e a vida útil.

4.4 Corrente Directa vs. Tensão Directa (Curva IV) (Fig.4)

Este gráfico mostra a relação exponencial típica entre corrente e tensão para um díodo. É essencial para selecionar o método de acionamento apropriado (corrente constante é obrigatória para LEDs).

4.5 Corrente de Acionamento Máxima vs. Temperatura de Soldadura (Fig.5)

Esta curva de derating indica que a corrente directa máxima permitida diminui à medida que a temperatura no ponto de soldadura aumenta. Esta é uma regra de design crítica para garantir que o LED opere dentro da sua área de operação segura (SOA) em todas as condições ambientais.

4.6 Padrão de Radiação (Fig.6)

O diagrama polar confirma o padrão de emissão amplo, semelhante a Lambertiano, com um ângulo de visão típico de 120°. A intensidade é bastante uniforme numa ampla região central.

4.7 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral de potência (não detalhado no texto mas referenciado) mostraria um pico amplo do LED bombeador azul e um pico de emissão amarela mais amplo convertido por fósforo, característico dos LEDs brancos convertidos por fósforo. A forma exata determina a CCT e o IRC.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

5.1 Parâmetros de Soldadura por Refluxo

O LED é compatível com processos padrão de refluxo por infravermelhos ou convecção. O parâmetro crítico é a temperatura máxima de soldadura, que não deve exceder 260°C por mais de 10 segundos. É recomendado um perfil de refluxo sem chumbo padrão (ex.: JEDEC J-STD-020). É necessário um controlo preciso para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico e na ligação interna do chip.

5.2 Soldadura Manual

Se for necessária soldadura manual, a temperatura da ponta do ferro deve ser controlada para um máximo de 350°C, e o tempo de contacto com cada pista de solda deve ser limitado a 3 segundos ou menos para evitar sobreaquecimento.

5.3 Condições de Armazenamento

Os LEDs devem ser armazenados nas suas embalagens originais de barreira à humidade (se classificados como sensíveis à humidade) num ambiente com temperatura entre -40°C e +100°C e baixa humidade. Siga as diretrizes padrão IPC/JEDEC para manuseamento de dispositivos sensíveis à humidade (MSD), se aplicável.

6. Considerações de Design de Aplicação

6.1 Seleção do Driver

Um driver de corrente constante é essencial. A corrente de operação recomendada é de 65mA. O driver deve ser selecionado com base na tensão de série necessária (soma da VF dos LEDs) e deve incluir funcionalidades de proteção apropriadas como sobrecorrente, sobretensão e proteção contra circuito aberto/curto-circuito. O coeficiente de temperatura negativo da VF deve ser considerado no design do circuito de realimentação do driver para algumas aplicações de precisão.

6.2 Gestão Térmica

Com uma resistência térmica junção-ponto de soldadura (RθJ-S) de 21°C/W, é necessário um dissipador de calor eficaz, especialmente quando operando nos valores máximos ou perto deles. A PCB deve ter vias térmicas adequadas e área de cobre conectada à almofada térmica do LED (se presente no footprint) para dissipar calor. A temperatura máxima da junção de 115°C não deve ser excedida. Use a fórmula: Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), onde Ts é a temperatura do ponto de soldadura e Pd é a dissipação de potência (VF * IF).

6.3 Design Óptico

O amplo ângulo de visão de 120° torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação difusa e uniforme sem ópticas secundárias. Para feixes focados, devem ser projetadas ópticas primárias apropriadas (lentes ou refletores) considerando o padrão de emissão do LED e o seu tamanho físico.

7. Comparação & Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros produtos não seja fornecida na ficha técnica, as principais características diferenciadoras do XI3030P com base nas suas especificações são:

• Equilíbrio entre Eficácia e IRC:Uma eficácia típica de 225 lm/W a IRC 80 oferece um bom equilíbrio, enquanto alguns concorrentes podem oferecer maior eficácia a IRC mais baixo ou vice-versa.
• Binning Abrangente:O binning detalhado para fluxo, tensão e cromaticidade (elipses de MacAdam de 3/5 passos) permite um design de sistema mais apertado e melhor consistência de cor em luminárias multi-LED em comparação com produtos com binning mais solto.
• Valores Máximos Absolutos Robustos:Uma temperatura máxima de junção relativamente alta (115°C) e dissipação de potência (580mW) proporcionam uma margem de segurança mais ampla e flexibilidade de design em ambientes termicamente desafiadores.
• Conformidade Ambiental:A conformidade total com os padrões ambientais modernos (RoHS, REACH, Livre de Halogéneos) é um requisito básico, mas é claramente declarada como uma característica.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED a 150mA para obter uma saída mais alta?

R: Não. A corrente directa contínua máxima absoluta é de 180mA, mas a condição de operação recomendada é de 65mA. Operar a 150mA aumentaria significativamente a temperatura da junção, reduziria a eficácia, aceleraria a depreciação do lúmen e provavelmente anularia a garantia. Projete sempre para a corrente recomendada.

P2: Qual é a diferença entre os bins de elipse de MacAdam de 3 e 5 passos?

R: Uma elipse de 3 passos representa um controlo de cor mais apertado, onde os LEDs são quase indistinguíveis em cor para a maioria dos observadores. Uma elipse de 5 passos permite uma variação de cor ligeiramente maior, que pode ser percetível numa comparação lado a lado, mas é aceitável para muitas aplicações. A escolha depende dos requisitos de uniformidade de cor do produto final.

P3: Como calculo o dissipador de calor necessário?

R: Precisa de determinar a temperatura alvo do ponto de soldadura (Ts). Usando a fórmula Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), defina Tj para um valor seguro abaixo de 115°C (ex.: 105°C). Calcule Pd como VF * IF (ex.: 2.9V * 0.065A = 0.1885W). Então, Ts_máx = Tj_máx - (21°C/W * 0.1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C. O design térmico da PCB e do sistema deve garantir que o ponto de soldadura permaneça abaixo deste Ts_máx calculado.

P4: Uma fonte de tensão constante é adequada?

R: Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma pequena alteração na tensão directa (devido a temperatura ou variação de bin) causa uma grande alteração na corrente com uma fonte de tensão constante, podendo levar a fuga térmica e falha. Utilize sempre um driver de corrente constante ou um circuito limitador de corrente.

9. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar uma luminária LED linear para iluminação ambiente de escritório.

• Requisitos:Luz branca neutra (4000K), boa reprodução de cor (IRC >80), alta eficiência e iluminação uniforme ao longo de 2 metros.
• Seleção da Peça:XI3030P/KKX-5M403929U6/2T é escolhido pela sua CCT de 4000K, IRC 80 e alta eficácia.
• Design Térmico:A luminária utiliza uma PCB de alumínio (MCPCB) com condutividade térmica de 1-2 W/mK. A potência calculada por LED é de ~0.19W. Com 100 LEDs espaçados uniformemente num canal de alumínio de 2m que atua como dissipador, a simulação térmica confirma que a temperatura da junção permanece abaixo de 90°C num ambiente a 25°C.
• Design Elétrico:Os LEDs são dispostos em séries de 20 (VF total ~58V máx.). É selecionado um driver de corrente constante com saída de 65mA e uma gama de tensão que cubra 58V. Inclui proteção contra sobretensão.
• Design Óptico:O amplo ângulo de feixe de 120° do LED, combinado com um difusor de policarbonato branco leitoso colocado a uma distância calculada, atinge a iluminação uniforme desejada sem pontos quentes visíveis, cumprindo os padrões de iluminação de escritório.

10. Introdução ao Princípio Tecnológico

O XI3030P é um LED branco convertido por fósforo. O princípio fundamental envolve um chip semicondutor, tipicamente feito de nitreto de gálio e índio (InGaN), que emite luz azul quando polarizado diretamente (electroluminescência). Esta luz azul é parcialmente absorvida por uma camada de fósforo (ex.: YAG:Ce) depositada sobre ou em torno do chip. O fósforo converte para baixo uma parte dos fotões azuis em fotões ao longo de um amplo espectro nas regiões amarela e vermelha. A mistura da luz azul restante e da luz amarela/vermelha emitida pelo fósforo é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de azul para amarelo e a composição do fósforo determinam a temperatura de cor correlacionada (CCT) e o índice de reprodução de cor (IRC) da luz branca emitida.

11. Tendências da Indústria

O segmento de LEDs de média potência, representado por encapsulamentos como o XI3030P, continua a evoluir. As tendências objectivas da indústria incluem:

• Aumento da Eficácia:Melhorias contínuas na eficiência quântica interna (IQE) dos chips azuis, eficiência de conversão do fósforo e extração de luz do encapsulamento impulsionam eficácias mais altas.
• Qualidade de Cor Aprimorada:A procura por IRC mais elevado (90+) e melhor consistência de cor (elipses de MacAdam mais apertadas) está a crescer, especialmente na iluminação comercial e de retalho.
• Fiabilidade & Vida Útil Melhoradas:Avanços em materiais de encapsulamento (compostos de moldagem, substratos) e processos de fabrico visam reduzir a depreciação do lúmen e aumentar a vida útil operacional (L90).
• Miniaturização & Integração:Embora o 3030 seja um tamanho padrão, há uma tendência para encapsulamentos mais pequenos com desempenho comparável ou melhor, bem como módulos integrados que combinam múltiplos LEDs e drivers.
• Iluminação Inteligente & Ajustável:Há uma integração crescente de LEDs com eletrónica de controlo para permitir funcionalidades como dimerização, ajuste de temperatura de cor (CCT ajustável) e conectividade para sistemas de iluminação baseados em IoT.

O XI3030P, com o seu desempenho equilibrado e conformidade, está posicionado dentro desta tendência mais ampla em direção a soluções de iluminação de estado sólido mais eficientes, fiáveis e inteligentes.