Ficha Técnica LED SMD Baixa Potência 45-21S PLCC-2 - Pacote 3.5x2.8x1.9mm - Tensão 2.9-3.6V - Potência 0.27W - Luz Branca - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 45-21S/XK2C é uma família de diodos emissores de luz (LEDs) brancos de baixa potência para montagem em superfície (SMD), acondicionados em um pacote PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Este produto é projetado para aplicações de iluminação geral que requerem um formato compacto, alta eficácia e desempenho confiável. O pacote apresenta um chip de LED branco e uma lente de resina transparente, contribuindo para sua alta saída luminosa e amplo ângulo de visão.

As vantagens centrais desta série de LED incluem sua certificação no padrão LM-80 para manutenção de lúmens, o que garante confiabilidade de longo prazo e consistência de desempenho. É construído com materiais sem chumbo e está totalmente em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). O dispositivo utiliza a binagem padrão ANSI (American National Standards Institute) para cromaticidade e fluxo, garantindo consistência de cor e saída de luz previsível entre lotes de produção. Seus mercados-alvo principais abrangem uma ampla gama de aplicações de iluminação, incluindo, mas não se limitando a: iluminação ambiente geral, iluminação decorativa e de destaque, iluminação para entretenimento, indicadores de estado, retroiluminação e iluminação de interruptores.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos sob condições em que a temperatura do ponto de solda (T_Soldagem) é mantida a 25°C. Exceder esses valores pode causar danos permanentes.

• Corrente Direta (I_F):75 mA (Contínua)
• Corrente Direta de Pico (I_FP):100 mA (Permitida sob condições pulsadas com ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 10ms)
• Dissipação de Potência (P_d):270 mW
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C
• Resistência Térmica (R_{th J-S}):50 °C/W (Junção ao Ponto de Solda)
• Temperatura de Junção (T_j):125 °C (Máxima)
• Temperatura de Soldagem:Para soldagem por refluxo, é especificada uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos. Para soldagem manual, é permitida uma temperatura de 350°C por no máximo 3 segundos.

Nota Importante:Estes LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Procedimentos adequados de manuseio contra ESD devem ser seguidos durante a montagem e o manuseio para evitar falhas latentes ou catastróficas.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os seguintes parâmetros são medidos na condição de teste padrão de T_Soldagem= 25°C e uma corrente direta (I_F) de 60 mA, que é o ponto de operação típico.

• Fluxo Luminoso (Φ):A saída total de luz visível. O valor mínimo começa em 16 lúmens (lm), com um máximo de até 27 lm dependendo do código de binagem específico. Aplica-se uma tolerância de ±11% ao fluxo luminoso.
• Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED quando operando a 60 mA. Varia de um mínimo de 2.9 V a um máximo de 3.6 V, com uma tolerância de ±0.1V para grupos binados.
• Índice de Reprodução de Cor (Ra ou CRI):Uma medida de quão precisamente a fonte de luz revela as cores dos objetos em comparação com uma fonte de luz natural. Para a lista de produção em massa fornecida, o CRI mínimo é 80, com uma tolerância de ±2.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo no qual a intensidade luminosa é metade do valor a 0° (no eixo). Este LED apresenta um amplo ângulo de visão de 120 graus, típico.
• Corrente Reversa (I_R):A corrente de fuga quando um viés reverso de 5V é aplicado. O valor máximo especificado é 50 µA.

3. Explicação do Sistema de Binagem

O produto emprega um sistema abrangente de binagem para categorizar parâmetros-chave de desempenho, permitindo que os projetistas selecionem LEDs com características precisas para sua aplicação.

3.1 Numeração do Produto e Decodificação da Binagem

O número de peça segue uma estrutura específica:45–21S / X K 2 C – H XX XX XX XX XXZ6 / 2T. Informações críticas de binagem estão incorporadas no segmento "HXX XX XX XX XX" e no sufixo.

• Índice de Corrente Direta (Z6):Denota que a corrente direta nominal é de 60 mA.
• Exemplo de Decodificação (45-21S/KK2C-H2727L7M4B2Z6/2T):
  • KK:Indica um Índice de Reprodução de Cor (CRI) com um mínimo de 80.
  • H2727:Especifica a Temperatura de Cor Correlata (CCT). Os dois primeiros dígitos (27) representam a CCT mínima em centenas de Kelvin (2700K), e os dois últimos dígitos (27) representam a CCT máxima (2700K), indicando uma binagem apertada de 2700K.
  • L7:Código de binagem para o fluxo luminoso mínimo (16-17 lm).
  • M4:Código de binagem para o fluxo luminoso máximo (21-24 lm).
  • B2:Grupo de binagem para tensão direta (2.9-3.0V).

3.2 Binagem do Índice de Reprodução de Cor (CRI)

O CRI é binado usando códigos de letra única que representam o valor mínimo.

• M: CRI(Mín.) = 60
• N: CRI(Mín.) = 65
• L: CRI(Mín.) = 70
• Q: CRI(Mín.) = 75
• K: CRI(Mín.) = 80
• H: CRI(Mín.) = 90

Tolerância para o CRI é ±2.

3.3 Binagem do Fluxo Luminoso

As bins de fluxo são definidas por uma combinação letra-número (ex.: L7, M4). A tabela especifica o fluxo luminoso mínimo e máximo em lúmens para cada código de binagem quando alimentado a I_F=60mA.

• L7: 16 - 17 lm
• L8: 17 - 18 lm
• L9: 18 - 19 lm
• M3: 19 - 21 lm
• M4: 21 - 24 lm
• N3: 24 - 27 lm

A tolerância geral do fluxo luminoso é de ±11%.

3.4 Binagem da Tensão Direta

A tensão direta é agrupada sob um grupo principal (ex.: B2) e subdividida em códigos de binagem (36 a 42). Cada código corresponde a uma faixa de 0.1V.

• Grupo B2, Bin 36: 2.9 - 3.0 V
• Grupo B2, Bin 37: 3.0 - 3.1 V
• ... até Bin 42: 3.5 - 3.6 V

A tolerância para a tensão direta dentro de uma bin é de ±0.1V.

3.5 Cromaticidade e Binagem de CCT

A ficha técnica fornece caixas detalhadas de coordenadas de cromaticidade (CIE x, y) no diagrama CIE 1931 para várias CCTs, incluindo 2700K, 3000K, 3500K e 4000K. Cada CCT é dividida em múltiplas bins (ex.: para 2700K: 27K-A, 27K-B, 27K-C, 27K-D, 27K-F, 27K-G). Cada bin é definida por um conjunto de quatro pares de coordenadas que formam um quadrilátero no gráfico de cromaticidade. Isso permite uma seleção de cor e consistência muito precisas. Faixas de referência são fornecidas para a CCT efetiva de cada agrupamento principal de bins (ex.: 27K-A/B cobre 2580K-2870K).

4. Lista de Produção em Massa para CRI > 80

A tabela a seguir lista as configurações padrão de produto disponíveis para produção em massa, todas com um CRI mínimo de 80.

5. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Geral:Ideal para lâmpadas LED, tubos e painéis onde alta eficácia e boa reprodução de cor são necessárias.
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Adequado para iluminação de destaque, iluminação indireta e iluminação de palco devido ao seu amplo ângulo de visão e bins de cor consistentes.
• Indicadores e Luzes de Interruptor:Pode ser usado para interruptores retroiluminados, indicadores de estado de aparelhos e iluminação de painéis.
• Iluminação Arquitetônica e de Varejo:As opções de alto CRI (80+ Mín.) tornam-no adequado para aplicações onde a reprodução precisa de cor é importante, como em vitrines de varejo ou iluminação de arte.

5.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Sempre use um driver de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com o LED. O ponto de operação nominal é 60mA, mas o circuito deve ser projetado para nunca exceder o valor máximo absoluto de 75mA de corrente contínua.
• Gerenciamento Térmico:Com uma resistência térmica de 50°C/W da junção ao ponto de solda, o projeto térmico adequado da PCB é crucial. Garanta área de cobre adequada (ponto térmico) e possivelmente vias sob o dispositivo para conduzir o calor, especialmente ao operar em altas temperaturas ambientes ou na corrente máxima. Exceder a temperatura máxima de junção (125°C) reduzirá drasticamente a vida útil e pode causar falha.
• Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120° é inerente ao pacote. Para aplicações que requerem um feixe mais estreito, ópticas secundárias (lentes) serão necessárias.
• Proteção contra ESD:Implemente proteção contra ESD nas linhas da PCB conectadas ao ânodo/cátodo do LED se o ambiente de montagem ou o cenário de uso final apresentar risco de ESD.
• Seleção de Binagem:Para aplicações que requerem consistência de cor (ex.: luminárias com múltiplos LEDs), especifique bins de CCT apertadas (ex.: H2727 para 2700K) e selecione da mesma bin de fluxo. Usar as bins padrão ANSI fornecidas garante desempenho previsível.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão aos perfis de soldagem especificados é crítica para evitar danos ao pacote plástico e às ligações internas do fio.

• Soldagem por Refluxo (Recomendada):É especificado um perfil de refluxo sem chumbo padrão com uma temperatura de pico não excedendo 260°C por uma duração não superior a 10 segundos. O tempo acima de 240°C deve ser controlado de acordo com as diretrizes padrão IPC/JEDEC.
• Soldagem Manual:Se a soldagem manual for inevitável, limite a temperatura da ponta do ferro a no máximo 350°C e o tempo de contato a 3 segundos por pino. Use um dissipador de calor (ex.: pinça) no terminal sendo soldado para proteger o chip.
• Limpeza:Se a limpeza for necessária após a soldagem, use solventes compatíveis com o pacote plástico. Evite limpeza ultrassônica, pois pode danificar a estrutura interna.
• Condições de Armazenamento:Armazene os LEDs em suas embalagens originais à prova de umidade, em temperaturas entre -40°C e +100°C, em ambiente de baixa umidade. Se as embalagens foram abertas e os dispositivos expostos à umidade ambiente, eles podem exigir pré-aquecimento antes da soldagem por refluxo para evitar rachaduras "popcorn" durante o refluxo.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora comparações diretas com concorrentes não sejam fornecidas na ficha técnica, as principais características diferenciadoras da série 45-21S/XK2C podem ser inferidas:

• Certificação LM-80:Esta é uma vantagem significativa para fabricantes de iluminação que precisam cumprir programas como Energy Star ou outras certificações que exigem dados verificados de manutenção de lúmens. Fornece confiança na estabilidade da saída de lúmens do LED a longo prazo.
• Binagem Padrão ANSI:A adesão às bins de cromaticidade ANSI C78.377 garante consistência de cor e intercambiabilidade, um requisito crítico na indústria de iluminação profissional. Isso simplifica o processo de projeto e fabricação para os fabricantes de luminárias.
• Amplo Ângulo de Visão (120°):O feixe amplo nativo é vantajoso para aplicações que requerem iluminação uniforme e difusa sem ópticas secundárias, reduzindo o custo e a complexidade do sistema.
• Binagem Abrangente:A disponibilidade de binagem detalhada para fluxo, tensão e cromaticidade (com caixas de coordenadas CIE precisas) permite uma seletividade muito alta, possibilitando tanto soluções gerais de custo-benefício quanto aplicações de alto desempenho e especificações apertadas.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a vida útil típica deste LED?

R: Embora a vida útil exata L70/B50 (tempo para 70% de manutenção de lúmens para 50% das amostras) não seja declarada, a certificação LM-80 indica que o fabricante testou e relatou dados de manutenção de lúmens sob condições controladas. A vida útil real em uma aplicação depende fortemente da temperatura de junção de operação (T_j). Manter-se bem abaixo da T_jmáxima de 125°C é essencial para uma longa vida.

P: Posso acionar este LED a 75mA continuamente?

R: O Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua é 75mA. No entanto, para operação confiável de longo prazo e para maximizar a vida útil, é fortemente recomendado operar na ou abaixo da corrente de teste típica de 60mA. Operar a 75mA gerará mais calor, aumentará a temperatura de junção e acelerará a depreciação do lúmen.

P: Como interpreto o código CCT "H2727"?

R: No número da peça, "H2727" significa que a Temperatura de Cor Correlata do LED está binada para estar entre 2700K (mín) e 2700K (máx), efetivamente uma bin de passo único de 2700K. "H3030" seria uma bin de 3000K, e "H3535" uma bin de 3500K. Códigos como "H4040" indicam uma bin de 4000K.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para um único LED operado a 60mA em condições ambientes moderadas, a resistência térmica interna (50°C/W) e o cobre da PCB podem ser suficientes. No entanto, para matrizes de LEDs, altas temperaturas ambientes ou operação próxima da corrente máxima, fixar a PCB a uma PCB de núcleo metálico (MCPCB) ou a um dissipador de calor externo é necessário para gerenciar a temperatura de junção.

9. Princípio de Operação e Tecnologia

O LED 45-21S é baseado em tecnologia de semicondutor. O núcleo do dispositivo é um chip feito de materiais InGaN (Nitreto de Gálio e Índio). Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo (aproximadamente 2.9V) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de InGaN e o uso de conversão por fósforo (provavelmente um revestimento de fósforo amarelo em um chip de LED azul) determinam a cor de saída, resultando na emissão de luz branca descrita. O encapsulante de resina transparente protege o chip e as ligações dos fios, atuando também como uma lente primária, moldando a saída de luz inicial para alcançar o ângulo de visão de 120 graus.

10. Contexto e Tendências da Indústria

A série 45-21S representa um produto maduro e otimizado no mercado de LEDs SMD de baixa potência. As principais tendências da indústria refletidas em suas especificações incluem:

• Demanda por Alta Qualidade de Luz:A disponibilidade de opções de alto CRI (80+ mínimo) atende à crescente demanda do mercado por LEDs que fornecem excelente reprodução de cor, indo além da mera eficiência para a qualidade da luz.
• Padronização e Confiabilidade:Recursos como certificação LM-80 e binagem ANSI são agora expectativas da indústria para componentes usados em produtos de iluminação profissional, destacando uma tendência em direção a desempenho verificado e interoperabilidade.
• Miniaturização e Integração:O pacote PLCC-2 é um formato compacto e padrão da indústria que permite colocação de alta densidade em PCBs, possibilitando designs de luminárias elegantes e eficientes.
• Eficiência e Sustentabilidade:A alta eficácia luminosa (implícita pela saída de fluxo a 60mA), conformidade RoHS e construção sem chumbo estão alinhadas com as tendências globais em direção a eletrônicos energeticamente eficientes e ambientalmente responsáveis.

Desenvolvimentos futuros neste segmento podem focar em aumentar ainda mais a eficácia (lúmens por watt), alcançar valores de CRI ainda mais altos (ex.: >90) com boa eficiência e melhorar a consistência de cor com variações de temperatura e corrente de acionamento.