Ficha Técnica do LED XI3030-PA3501H-AM - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - Âmbar - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O XI3030-PA3501H-AM é um LED de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho, projetado principalmente para aplicações exigentes de iluminação exterior automóvel. Utiliza tecnologia de conversão por fósforo para produzir uma cor âmbar estável. O dispositivo é construído numa plataforma de encapsulamento EMC (Compósito de Moldagem Epóxi), que oferece maior fiabilidade e desempenho térmico em comparação com encapsulamentos plásticos padrão. As suas principais vantagens incluem um fluxo luminoso típico elevado de 83 lúmens a uma corrente de acionamento padrão de 350mA, um amplo ângulo de visão de 120 graus para excelente distribuição de luz e uma construção robusta qualificada para a rigorosa norma AEC-Q102 para dispositivos optoeletrónicos discretos automóveis. O mercado-alvo está focado em projetistas e fabricantes de iluminação automóvel, especificamente para aplicações como piscas e outras funções de sinalização exterior onde a fiabilidade, consistência de cor e brilho são críticos.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os principais parâmetros operacionais são definidos numa condição de teste padrão de corrente direta (I_F) de 350mA. O fluxo luminoso típico (I_V) é de 83 lúmens, com um mínimo especificado de 70 lm e um máximo de 100 lm, considerando uma tolerância de medição de 8%. A tensão direta (V_F) mede tipicamente 3.1V, variando de um mínimo de 2.5V a um máximo de 3.5V a esta corrente. Este parâmetro é crucial para a gestão térmica e o projeto do driver. As coordenadas de cromaticidade dominantes são CIE x = 0.575 e CIE y = 0.415, posicionando-o firmemente na região âmbar do espectro de cores com uma tolerância de ±0.005. O ângulo de visão, definido como o ângulo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, é de 120 graus completos.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Gestão Térmica

Para garantir fiabilidade a longo prazo, o dispositivo não deve ser operado além dos seus valores máximos absolutos. A corrente direta contínua máxima é de 500 mA. A dissipação de potência máxima (P_d) é classificada em 1750 mW. A temperatura de junção (T_j) nunca deve exceder 150°C. A faixa de temperatura ambiente de operação é especificada de -40°C a +125°C. A gestão térmica é uma consideração crítica de projeto. A ficha técnica fornece dois valores de resistência térmica: uma resistência térmica real (R_{th JS real}) de 12.9 K/W e uma resistência térmica elétrica (R_{th JS el}) de 10.8 K/W, ambas medidas da junção ao ponto de solda. O valor elétrico mais baixo é tipicamente usado para cálculos de projeto, pois é derivado do método do parâmetro elétrico sensível à temperatura (TSEP). Um dissipador de calor adequado é essencial para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros, especialmente a correntes de acionamento mais elevadas.

2.3 Especificações de Fiabilidade e Robustez

O LED é projetado para ambientes agressivos. Possui proteção contra Descarga Eletrostática (ESD) até 8 kV (Modelo do Corpo Humano), essencial para o manuseio durante a montagem. É compatível com as diretivas ambientais RoHS e REACH. Além disso, possui robustez ao enxofre, uma característica crítica para aplicações automóveis onde gases contendo enxofre de escapes e outras fontes podem corroer componentes prateados. O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) é classificado como Nível 2, indicando que pode ser armazenado até um ano a ≤30°C/60% HR antes de necessitar de pré-aquecimento (baking) antes da soldadura por reflow.

3. Análise de Curvas de Desempenho

3.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

A curva IV mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta. É não linear, típico para díodos. A 350mA, a tensão está centrada em torno de 3.1V. Os projetistas usam esta curva para selecionar circuitos de limitação de corrente apropriados e estimar o consumo de energia (V_F* I_F).

3.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz escala com a corrente de acionamento. Embora a saída aumente com a corrente, não é perfeitamente linear, e a eficiência tipicamente diminui a correntes mais altas devido ao aumento dos efeitos térmicos e ao "droop". A curva ajuda os projetistas a equilibrar o brilho desejado com a eficiência e a carga térmica.

3.3 Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção

Este é um dos gráficos mais críticos para o projeto de aplicação. Mostra a redução na saída de luz à medida que a temperatura de junção aumenta. A eficácia do LED está inversamente relacionada com a temperatura. Para o XI3030, a saída de luz diminui à medida que T_jaumenta acima de 25°C. Um projeto térmico eficaz é fundamental para manter um brilho consistente ao longo da faixa de temperatura de operação, especialmente em ambientes automóveis quentes.

3.4 Desvio de Cromaticidade vs. Corrente e Temperatura

Dois gráficos detalham o desvio nas coordenadas de cor (ΔCIE x, ΔCIE y). Um mostra o desvio versus corrente direta a uma temperatura constante, e o outro mostra o desvio versus temperatura de junção a uma corrente constante (350mA). Estes desvios são geralmente pequenos, mas devem ser considerados em aplicações que exigem consistência de cor estrita. O ponto de cor âmbar é relativamente estável, mas os projetistas devem verificar se os desvios permanecem dentro dos limites aceitáveis para a sua aplicação específica.

3.5 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta curva dita a corrente direta contínua máxima permitida com base na temperatura medida no ponto de solda (pasta térmica). À medida que a temperatura do ponto de solda aumenta, a corrente segura máxima diminui. Por exemplo, na temperatura máxima nominal do ponto de solda de 125°C, a corrente contínua máxima permitida é de 500mA. Operar abaixo de 50mA não é recomendado. Este gráfico é essencial para determinar condições de operação seguras na aplicação final.

3.6 Capacidade de Manipulação de Pulsos Admissíveis

Este gráfico define a capacidade do LED de lidar com pulsos de corrente de curta duração que excedem a classificação máxima DC. Traça a corrente de pulso (I_F) contra o tempo de pulso (t_p) para vários ciclos de trabalho (D). Para pulsos muito curtos (ex., microssegundos) a baixos ciclos de trabalho, o LED pode suportar correntes significativamente superiores a 500mA. Isto é relevante para esquemas de operação pulsada por vezes usados em sinalização.

3.7 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral de potência relativa mostra a intensidade da luz emitida ao longo dos comprimentos de onda. Como um LED âmbar convertido por fósforo, o espetro terá tipicamente um pico primário do LED bombeador azul ou próximo do UV e um pico secundário mais amplo na região amarela/âmbar do fósforo. A forma exata define a cor percebida e o Índice de Reprodução de Cor (CRI), embora o CRI seja menos crítico para iluminação de sinalização.

4. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica descreve uma estrutura de binning para categorizar LEDs com base no seu desempenho fotométrico e colorimétrico, garantindo consistência dentro de um lote de produção.

4.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é classificado em bins usando códigos alfanuméricos (ex., E1, F2, J5, K3). Cada bin define uma faixa mínima e máxima de fluxo luminoso em lúmens. Por exemplo, o bin F6 cobre 60 a 70 lm, enquanto o bin K1 cobre 225 a 250 lm. O XI3030-PA3501H-AM, com os seus típicos 83 lm, cairia num bin de fluxo específico (provavelmente em torno da faixa F7 a F8 ou J1, embora o bin exato para este número de parte não seja especificado no excerto fornecido). Isto permite aos projetistas selecionar peças com brilho mínimo garantido.

4.2 Binning de Cor

A cor é classificada em bins de acordo com a estrutura de bin de fósforo amarelo da ECE (Comissão Económica para a Europa). O gráfico fornecido mostra dois bins primários: YA e YB, definidos por uma área quadrilátera no diagrama de cromaticidade CIE 1931. As coordenadas alvo para este LED (x=0.575, y=0.415) situam-se dentro ou perto do bin YB. O binning garante que todos os LEDs num lote emitem luz dentro de uma região de cor rigidamente controlada, o que é vital para aplicações automóveis onde múltiplos LEDs são usados em conjunto e devem combinar perfeitamente.

5. Informações Mecânicas, de Montagem e Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas e Polaridade

O LED usa uma pegada padrão 3030 (aproximadamente 3.0mm x 3.0mm). A altura exata e o desenho dimensional detalhado com tolerâncias seriam encontrados na secção "Dimensões Mecânicas". O componente terá uma marcação de polaridade, tipicamente um indicador de cátodo (ex., um entalhe, um ponto ou uma marca verde) no encapsulamento. A orientação correta durante a colocação é essencial para o funcionamento.

5.2 Layout Recomendado para as Pistas de Soldadura

É fornecido um padrão de pistas (pegada) recomendado para o projeto de PCB. Isto inclui o tamanho e forma da pista térmica e das pistas de contacto elétrico. Seguir esta recomendação garante a formação adequada da junta de solda, boa transferência térmica para a PCB e previne defeitos de montagem como "tombstoning".

5.3 Perfil de Soldadura por Reflow

O dispositivo é classificado para soldadura por reflow com uma temperatura de pico de 260°C por até 30 segundos. É recomendado um perfil de reflow específico (tempo vs. temperatura), tipicamente seguindo as diretrizes IPC/JEDEC J-STD-020 para componentes MSL2. Este perfil inclui fases de pré-aquecimento, estabilização, reflow (com tempo acima do líquido, TAL, e temperatura de pico) e arrefecimento. Respeitar este perfil previne danos térmicos no encapsulamento do LED e no chip interno.

5.4 Informações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e bobina para montagem automatizada pick-and-place. Os detalhes da embalagem incluem dimensões da bobina, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e orientação dos componentes na fita. Esta informação é necessária para configurar o equipamento de montagem.

6. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Aplicação Principal: Iluminação Exterior Automóvel

A aplicação principal e explicitamente declarada é a iluminação exterior automóvel, sendo os piscas dados como um exemplo específico. A sua qualificação AEC-Q102, ampla faixa de temperatura, robustez ao enxofre e alto brilho tornam-no adequado para outras funções exteriores, como luzes de circulação diurna (DRL), luzes de posição e luzes de marcação lateral, onde a cor âmbar é necessária.

6.2 Projeto do Circuito Condutor (Driver)

Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um driver de corrente constante é obrigatório para garantir saída de luz estável e prevenir fuga térmica (thermal runaway). O driver deve ser projetado para fornecer a corrente desejada (ex., 350mA para especificações típicas), respeitando os valores máximos absolutos e a curva de derating de corrente com base no ambiente térmico da aplicação. A variação da tensão direta (2.5V a 3.5V) deve ser considerada na tensão de conformidade (compliance voltage) do driver.

6.3 Projeto de Gestão Térmica

Isto não pode ser suficientemente enfatizado. A PCB deve ser projetada para atuar como um dissipador de calor. Isto envolve usar uma placa com vias térmicas suficientes sob a pista térmica do LED, conectadas a planos de terra internos ou áreas de cobre dedicadas. Em aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente, pode ser necessário um dissipador de calor externo. O objetivo é minimizar o aumento de temperatura do ponto de solda (T_s) para a junção (T_j) usando a fórmula: T_j= T_s+ (R_{th JS}* Potência). A potência é calculada como V_F* I_F.

6.4 Projeto Ótico

O ângulo de visão de 120 graus é um padrão de emissão Lambertiano ou quase Lambertiano. Óticas secundárias (lentes, refletores) são quase sempre usadas na iluminação automóvel para moldar o feixe de acordo com normas regulamentares (ex., ECE, SAE). O projetista ótico deve considerar a distribuição espacial de intensidade do LED, tamanho e uniformidade de cor.

6.5 Precauções de Utilização

Precauções gerais incluem: evitar stress mecânico na lente, prevenir contaminação da superfície da lente, usar procedimentos de manuseio seguros contra ESD e garantir que o processo de soldadura não exceda o perfil especificado. O armazenamento deve ser num ambiente seco e controlado de acordo com a classificação MSL2.

7. Informações de Encomenda e Decodificação do Número de Parte

O número de parte XI3030-PA3501H-AM segue provavelmente um sistema de codificação específico da empresa. Uma divisão típica poderia ser:XI(série/plataforma),3030(tamanho do encapsulamento),PA(Âmbar convertido por fósforo),3501(pode relacionar-se com bin de fluxo/cor ou corrente de acionamento),H(pode indicar alto brilho ou característica especial),AM(provavelmente Âmbar). A secção "Informações de Encomenda" detalharia quaisquer opções disponíveis (ex., diferentes bins de fluxo, bins de cor, especificações de fita e bobina) e como especificá-las no código de encomenda.

8. Comparação Técnica e Diferenciação

Embora uma comparação direta exija dados da concorrência, os principais diferenciadores deste LED podem ser inferidos a partir das suas especificações:Encapsulamento EMC:Oferece melhor desempenho térmico e fiabilidade a longo prazo (resistência ao amarelecimento, humidade) em comparação com plásticos padrão PPA (Poliftalamida) ou PCT, especialmente em ambientes automóveis de alta temperatura.Qualificação AEC-Q102:Este é um requisito obrigatório para LEDs de grau automóvel, envolvendo testes de stress rigorosos para ciclagem térmica, humidade, operação a alta temperatura e resistência ao calor da soldadura. Nem todos os LEDs 3030 possuem esta qualificação.Robustez ao Enxofre:Um diferenciador crítico para aplicações automóveis e industriais expostas a atmosferas corrosivas.Alta Densidade de Fluxo:83 lm de um encapsulamento 3030 representa uma solução de alta eficiência, permitindo óticas menores ou menor consumo de energia para uma determinada saída de luz.

9. Perguntas Frequentes (FAQ) Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Posso acionar este LED continuamente a 500mA?

R: Pode, mas apenas se puder garantir que a temperatura do ponto de solda permanece igual ou abaixo de 25°C (ver curva de derating). Numa aplicação real com temperaturas elevadas, deve reduzir (derate) a corrente. A uma temperatura de ponto de solda mais típica de 85°C, a corrente máxima permitida é significativamente menor. Projete sempre usando a curva de derating.

P: Qual é a diferença entre a resistência térmica real e a elétrica?

R: A resistência térmica real (12.9 K/W) é medida usando um sensor de temperatura físico. A resistência térmica elétrica (10.8 K/W) é calculada a partir da mudança na tensão direta com a temperatura, um método que pode ser mais preciso, mas é sensível às condições de medição. Para um projeto conservador, use o valor mais alto (12.9 K/W).

P: Quão estável é a cor âmbar com a temperatura e a corrente?

R: Os gráficos fornecidos mostram o desvio. Os valores ΔCIE x e y são relativamente pequenos ao longo da faixa de operação. Para a maioria das aplicações de sinalização automóvel, este desvio é aceitável e está dentro dos limites de cor regulamentares. Para aplicações extremamente críticas em termos de cor, o sistema deve ser caracterizado nas suas condições operacionais extremas.

P: É necessária uma lente ou cobertura de silicone sobre o LED?

R: Embora o LED tenha uma lente primária, a maioria das aplicações exteriores automóveis requer óticas secundárias para moldar o feixe e cumprir regulamentos fotométricos. Além disso, uma lente secundária de silicone ou composto de enchimento (potting) é frequentemente usada para proteção ambiental adicional (contra água, poeira, produtos químicos) e para melhorar a extração de luz.

10. Princípios de Funcionamento e Tendências Tecnológicas

10.1 Princípio Básico de Funcionamento

Este é um LED âmbar convertido por fósforo. No seu núcleo está um chip semicondutor (tipicamente baseado em InGaN) que emite luz no espetro azul ou próximo do ultravioleta quando polarizado diretamente. Esta luz primária não é emitida diretamente. Em vez disso, atinge uma camada de material de fósforo depositada dentro do encapsulamento. O fósforo absorve os fotões de alta energia azul/UV e reemite luz em comprimentos de onda mais longos e de menor energia, principalmente na região amarela/âmbar. A combinação de qualquer luz azul não convertida e a emissão ampla do fósforo amarelo resulta na cor âmbar percebida. A composição exata do fósforo determina as coordenadas de cor precisas (x=0.575, y=0.415).

10.2 Tendências da Indústria

As tendências do mercado de iluminação LED automóvel apontam para:Maior Eficiência (lm/W):Reduzir a carga elétrica no veículo.Aumento da Densidade de Potência:Mais luz a partir de encapsulamentos menores, permitindo designs de faróis mais elegantes.Fiabilidade Aprimorada:Maior tempo de vida em condições mais agressivas, impulsionado por encapsulamentos como o EMC.Iluminação Inteligente:Integração com sensores e controlos para feixes de condução adaptativos (ADB) e comunicação (Li-Fi, embora não para este produto).Ajuste de Cor:Embora este seja um LED de cor fixa, existem tendências para LEDs multicolor ou de branco ajustável para iluminação interior e exterior adaptativa. O XI3030-PA3501H-AM alinha-se com as tendências de alta fiabilidade, eficiência e desempenho num encapsulamento robusto adequado para o cenário automóvel em evolução.