Ficha Técnica da Série HPL3535CZ12 - LED de Alta Potência SMD em Pacote Cerâmico 3.5x3.5mm - Tensão Direta 2.5-3.3V - Corrente de Acionamento 350mA-1200mA - LED Branco

1. Visão Geral do Produto

A Série HPL3535CZ12 é um dispositivo LED de alta potência para montagem em superfície, projetado para aplicações de iluminação exigentes. Combina alta saída luminosa com um pacote cerâmico compacto, tornando-se um componente versátil para projetos modernos de iluminação de estado sólido. Uma característica fundamental é o seu "thermal pad" termicamente isolado eletricamente, o que simplifica a gestão térmica e o layout elétrico, permitindo maior flexibilidade no projeto da PCB. Esta série posiciona-se como uma solução robusta, capaz de atender aos requisitos rigorosos de iluminação geral, comercial e especializada.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem o seu fator de forma SMD cerâmico compacto, que aumenta a confiabilidade e o desempenho térmico, e um fluxo luminoso típico elevado de 204 lúmens a 350mA. É compatível com as normas RoHS, REACH da UE e livre de halogéneos, garantindo compatibilidade ambiental e regulatória. Os mercados-alvo são diversos, abrangendoIluminação Decorativa e de Entretenimento, Iluminação de Sinalização e Símbolos, eIluminação Agrícola. As suas características de desempenho tornam-no adequado para aplicações que requerem uma saída de luz consistente, brilhante e eficiente num pacote confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos especificados na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

O dispositivo está classificado para uma corrente direta contínua máxima (I_F) de 2000 mA, condicionada à manutenção do "thermal pad" a 25°C. Isto realça a importância crítica de uma dissipação de calor eficaz em aplicações reais para evitar degradação de desempenho ou falha. A classificação de corrente de pico é de 2400 mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e 1 kHz. A temperatura máxima de junção (T_J) é de 150°C, que é o limite absoluto para o "die" semicondutor. A faixa de temperatura de operação é especificada de -40°C a +105°C, indicando adequação para ambientes severos. Uma baixa resistência térmica (R_th) de 3°C/W é especificada para o LED em si, o que é excelente para dissipação de potência, mas note que esta é a resistência junção-para-pad; a resistência térmica do sistema será maior. O dispositivo suporta uma temperatura máxima de soldadura de 260°C e está classificado para um máximo de 2 ciclos de "reflow", uma classificação padrão para este tipo de componentes.

2.2 Características Fotométricas

A ficha técnica fornece dados detalhados de fluxo luminoso para diferentes Temperaturas de Cor Relacionadas (CCT): 3000K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K, todas com um Índice de Reprodução de Cor (CRI) de 70. O fluxo típico a 350mA e temperatura de junção de 25°C varia de 194 lm (3000K) a 204 lm (5000K, 5700K, 6500K). Crucialmente, os dados incluem o desempenho a uma temperatura de junção elevada de 85°C e a correntes de acionamento mais altas (700mA, 1000mA, 1200mA). Por exemplo, o fluxo típico da variante de 5000K cai de 204 lm (350mA, 25°C) para 184 lm (350mA, 85°C), demonstrando o impacto negativo da temperatura na saída de luz. A 1200mA e 85°C, a saída típica é de 536 lm, mas a eficácia (lúmens por watt) diminui em comparação com correntes mais baixas. Todas as medições de potência radiométrica têm uma tolerância declarada de ±10%.

3. Explicação do Sistema de "Binning"

O produto é classificado de acordo com múltiplos parâmetros para garantir consistência em projetos de iluminação.

3.1 "Binning" de Fluxo Luminoso

Os LEDs brancos são agrupados em "bins" de fluxo luminoso com incrementos de 20 lúmens. Os "bins" disponíveis são: 170L20 (170-190 lm), 190L20 (190-210 lm), 210L20 (210-230 lm) e 230L20 (230-250 lm). Estes "bins" são definidos na condição de teste padrão de 350mA.

3.2 "Binning" de Tensão Direta

A tensão direta (V_F) é classificada em passos de aproximadamente 0.2V, medida a 350mA. Os "bins" são U1 (2.5-2.7V), U2 (2.7-2.9V), U3 (2.9-3.1V), U4 (3.1-3.2V) e U5 (3.2-3.3V). Um "bin" deV_Fmais baixo pode resultar num consumo de energia ligeiramente menor e menor geração de calor para a mesma corrente.

3.3 Estrutura de "Bins" de Cor Branca (CCT)

A luz branca é meticulosamente categorizada em grupos de Branco Quente (2580K-3710K), Branco Neutro (3710K-4745K) e Branco Frio (4745K-7050K). Dentro do grupo Branco Frio, são definidos "bins" específicos para CCTs de 5000K, 5700K e 6500K, cada um com quatro sub-bins (ex.: 50K-1, 50K-2, 50K-3, 50K-4). Cada sub-bin é definido por uma área quadrilátera no diagrama de cromaticidade CIE 1931, especificada por quatro pares de coordenadas (x, y). Este "binning" preciso permite aos projetistas selecionar LEDs com uma consistência de cor muito apertada, o que é crítico para aplicações onde uma aparência uniforme é essencial. A tolerância de medição da coordenada de cromaticidade é de ±0.01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido não contenha gráficos de curvas de desempenho, os dados tabulares permitem uma análise crítica das relações-chave.

4.1 Corrente vs. Fluxo Luminoso (Relação L-I)

As tabelas de dados mostram claramente uma relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. Aumentar a corrente de 350mA para 1200mA (um aumento de 3.43x) resulta num aumento de fluxo de ~204 lm para ~536 lm (um aumento de ~2.63x) para o LED de 5000K a 85°C. Esta escala sublinear indica uma diminuição da eficácia a correntes mais altas, principalmente devido ao aumento da temperatura de junção e à queda de eficiência inerente aos semicondutores LED.

4.2 Temperatura vs. Fluxo Luminoso (Relação T-I)

O impacto negativo da temperatura é evidente. Para o mesmo LED de 5000K a 350mA, aumentar a temperatura de junção de 25°C para 85°C faz com que o fluxo luminoso típico caia de 204 lm para 184 lm, uma redução de aproximadamente 10%. Esta derrogação térmica deve ser considerada no projeto térmico do produto final para garantir uma saída de luz consistente ao longo da vida útil do produto e nas suas condições de operação.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um pacote cerâmico SMD. O nome da série "HPL3535CZ12" sugere um tamanho de pacote de aproximadamente 3.5mm x 3.5mm. Os pacotes cerâmicos oferecem condutividade térmica superior e confiabilidade a longo prazo em comparação com pacotes plásticos, especialmente sob operação de alta potência e ciclagem térmica. A presença de um "thermal pad" eletricamente isolado é uma característica significativa, como observado na visão geral.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O dispositivo tem um Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) de 3 de acordo com a norma JEDEC. Isto significa que os LEDs embalados devem ser "baked" antes da soldadura se tiverem sido expostos a condições ambientais por mais de 168 horas (7 dias) a ≤30°C/85% RH. O requisito de "baking" ("soak") é de 168 horas a 85°C/85% RH. O cumprimento destas condições é crítico para evitar o "popcorning" ou danos internos durante o processo de soldadura por "reflow". A temperatura máxima permitida de soldadura é de 260°C, e o componente está classificado para um máximo de 2 ciclos de "reflow", o que é típico para processos de soldadura sem chumbo.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Ideal para iluminação de destaque arquitetónico, iluminação de palco e iluminação de ambiente devido ao seu alto brilho e temperaturas de cor disponíveis.
• Iluminação de Sinalização e Símbolos:Adequado para sinais de saída, semáforos e luzes indicadoras onde a confiabilidade e a cor consistente são primordiais.
• Iluminação Agrícola:Pode ser usado em sistemas de iluminação horticultural, particularmente as variantes de CCT mais alta (5000K-6500K) que podem complementar o espectro azul para o crescimento vegetativo.

7.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:A baixa resistência térmica de 3°C/W só é eficaz se o calor for transferido eficientemente do "thermal pad" para a PCB e depois para o ambiente. O uso de uma PCB com núcleo metálico (MCPCB) ou um dissipador de calor dedicado é fortemente recomendado, especialmente quando operando acima de 700mA.
• Acionamento de Corrente:Utilize um "driver" LED de corrente constante para operação estável. Embora o LED possa suportar até 2000mA, operar a 1200mA ou abaixo, conforme as tabelas detalhadas, é aconselhável para eficácia e longevidade ótimas.
• Projeto Ótico:O ângulo de visão típico é de 120°. Óticas secundárias (lentes, refletores) podem ser necessárias para obter padrões de feixe desejados para aplicações de iluminação focal ou direcional.
• Seleção de "Binning":Para aplicações que requerem consistência de cor (ex.: iluminação de painéis), especifique "bins" apertados de CCT e fluxo. Para aplicações onde o custo é uma prioridade maior, "bins" mais amplos podem ser aceitáveis.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparada com LEDs de média potência padrão, a Série HPL3535CZ12 oferece um fluxo luminoso significativamente maior por pacote, reduzindo o número de componentes necessários para uma determinada saída de luz. A construção cerâmica proporciona uma diferenciação fundamental em relação aos LEDs de alta potência em pacote plástico, oferecendo melhor resistência ao stress térmico e potencialmente maior vida útil a altas temperaturas de operação. O "thermal pad" eletricamente isolado é outra vantagem competitiva, simplificando o projeto da PCB ao eliminar a necessidade de isolar eletricamente o dissipador de calor, o que é frequentemente necessário para pacotes não isolados.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o consumo real de energia deste LED?
R: Potência (W) = Corrente Direta (A) x Tensão Direta (V). Por exemplo, a 1000mA (1A) e umaV_Ftípica de 3.0V (do "bin" U3), a potência é de aproximadamente 3.0W.

P: Por que o fluxo luminoso diminui quando a temperatura de junção aumenta?
R: Esta é uma característica fundamental dos semicondutores LED. Temperaturas mais altas aumentam as taxas de recombinação não radiativa dentro do "chip", reduzindo a eficiência quântica interna e, consequentemente, a saída de luz para uma dada corrente.

P: Quantos destes LEDs preciso para uma fonte de luz de 1000 lúmens?
R: A 350mA e 85°C, um LED de 5000K produz ~184 lm. Portanto, seriam necessários aproximadamente 6 LEDs (1000/184 ≈ 5.43) para atingir 1000 lm, sem considerar perdas óticas. Acionar a uma corrente mais alta (ex.: 700mA) exigiria menos LEDs, mas com uma gestão térmica mais rigorosa.

P: O que significa "Nível de Sensibilidade à Humidade 3" para o meu processo de produção?
R: Significa que os componentes são sensíveis à absorção de humidade. Se o saco de fábrica selado for aberto, tem 168 horas (7 dias) para completar a soldadura se armazenado a ≤ 30°C/85% RH. Se este tempo for excedido, os componentes devem ser "baked" a 85°C/85% RH durante 168 horas para remover a humidade antes de poderem ser soldados por "reflow" com segurança.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Projetor Industrial de Alto-Bay
Um projetista precisa criar um projetor de alto-bay de 10.000 lúmens para um armazém. Visando uma eficácia de 150 lm/W ao nível do sistema, precisam de aproximadamente 67 watts de potência LED. Escolhendo a variante de 5000K acionada a 700mA e 85°C (fluxo típico 341 lm), seriam necessários cerca de 30 LEDs (10000/341). A tensão direta total do LED seria de cerca de 90V (30 LEDs * ~3V cada), sugerindo uma topologia de "driver" de corrente constante em série-paralelo ou de alta tensão. A tarefa crítica é a gestão térmica: com 30 LEDs a dissipar ~90W (assumindo 3W por LED), um grande dissipador de calor de alumínio com aletas e uma PCB com núcleo metálico são essenciais para manter a temperatura de junção o mais próximo possível de 85°C, a fim de alcançar a saída de luz esperada e garantir a confiabilidade a longo prazo.

11. Introdução ao Princípio de Operação

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e "holes" são injetados na região ativa onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como os usados em LEDs brancos (tipicamente baseados em Nitreto de Gálio e Índio, InGaN), uma parte desta energia de recombinação é libertada como fotões (luz). A luz branca é comumente gerada usando um "chip" LED emissor de azul revestido com uma camada de fósforo. O fósforo absorve uma fração da luz azul e re-emite-a como um espectro mais amplo de luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida pelo fósforo aparece branca ao olho humano. A Temperatura de Cor Relacionada (CCT) é ajustada modificando a composição do fósforo.

12. Tendências Tecnológicas

A indústria de iluminação de estado sólido continua a evoluir para maior eficácia (lúmens por watt), melhor qualidade de cor (CRI mais alto e melhores valores R9 para reprodução de vermelho) e maior confiabilidade. Existe uma tendência nos LEDs de alta potência para pacotes à escala de "chip" (CSP) e projetos "flip-chip" que reduzem ainda mais a resistência térmica e o tamanho do pacote. Para LEDs em pacote cerâmico como o HPL3535CZ12, os desenvolvimentos em curso focam-se na otimização do fósforo para maior eficiência e melhor consistência de cor ao longo do ângulo do feixe, bem como na melhoria da eficiência de extração de luz do "chip" e do pacote. Além disso, há uma integração crescente da eletrónica do "driver" e das óticas ao nível do módulo para simplificar o projeto do produto final.