Ficha Técnica do LED RGB SMD5050 - Dimensões 5.0x5.0mm - Tensão 2.2-3.4V - Potência 0.2W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED RGB de cor completa SMD5050 é um dispositivo de montagem em superfície projetado para aplicações que requerem iluminação multicolor vibrante. Ele integra chips semicondutores vermelho, verde e azul (RGB) dentro de um único encapsulamento de 5.0mm x 5.0mm, permitindo a criação de um amplo espectro de cores através da mistura aditiva de cores. Este componente é projetado para alta luminosidade e desempenho confiável em um formato compacto, tornando-o adequado para projetos de iluminação modernos.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED incluem sua alta intensidade luminosa, amplo ângulo de visão de 120 graus e a capacidade de gerar milhões de cores através do controle independente da intensidade dos diodos vermelho, verde e azul. Seu design SMD facilita os processos de montagem automatizada, melhorando a eficiência e a consistência da fabricação.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é direcionado para os setores de eletrônicos de consumo, iluminação arquitetônica, sinalização, iluminação de realce automotivo e entretenimento. Aplicações típicas incluem telas de vídeo LED, fitas de iluminação decorativa, indicadores de status, retroiluminação para displays e sistemas de iluminação ambiente dinâmica onde capacidades de mudança de cor são essenciais.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas (Ta=25°C)

A tabela a seguir detalha os principais parâmetros operacionais para cada canal de cor em condições típicas. É crucial aderir às especificações máximas para garantir a longevidade e o desempenho do dispositivo.

Parâmetro	Símbolo	Valor Típico	Valor Máximo	Unidade
Dissipação de Potência	PD	200	306	mW
Corrente Direta	IF	60	90	mA
Tensão Direta (Vermelho)	VF	2.2	2.6	V
Tensão Direta (Verde)	VF	3.2	3.4	V
Tensão Direta (Azul)	VF	3.2	3.4	V
Tensão Reversa	VR	-	5	V
Corrente Reversa	IR	-	≤5	μA
Comprimento de Onda de Pico (λd) Vermelho	λd	625	-	nm
Comprimento de Onda de Pico (λd) Verde	λd	525	-	nm
Comprimento de Onda de Pico (λd) Azul	λd	460	-	nm
Ângulo de Visão (2θ½)	2θ½	120	-	°
Temperatura de Operação	Topr	-40 a +80	-	°C
Temperatura de Armazenamento	Tstg	-40 a +80	-	°C
Temperatura de Junção	Tj	-	125	°C

2.2 Características Térmicas

A temperatura máxima de junção (Tj) é especificada em 125°C. Um gerenciamento térmico adequado, incluindo área de cobre suficiente na PCB e possível dissipação de calor, é necessário ao operar com correntes altas ou em temperaturas ambientes elevadas para evitar degradação de desempenho e falha prematura.

3. Explicação do Sistema de Binning

3.1 Padrões de Binning por Comprimento de Onda

Para garantir a consistência de cor na produção, os LEDs são classificados em bins com base em seu comprimento de onda de emissão de pico. Os códigos a seguir definem as faixas de comprimento de onda para cada cor.

Código	Mínimo	Máximo	Unidade
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

Este binning permite que os projetistas selecionem LEDs com cromaticidade precisa para aplicações que exigem aparência de cor uniforme, como em displays de grande formato ou instalações de iluminação coordenadas.

4. Análise de Curvas de Desempenho

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV ilustra a relação entre a tensão direta (VF) e a corrente direta (IF) para os chips vermelho, verde e azul. O LED vermelho tipicamente exibe uma tensão direta mais baixa (~2.2V) em comparação com os LEDs verde e azul (~3.2V). Esta característica é crucial para projetar circuitos limitadores de corrente ou drivers de corrente constante apropriados para cada canal, a fim de alcançar uma saída de cor equilibrada e evitar condições de sobrecorrente.

4.2 Energia Espectral Relativa vs. Temperatura de Junção

Este gráfico mostra como a saída de luz (energia espectral relativa) de cada chip de cor varia com o aumento da temperatura de junção (Tj). Geralmente, a saída luminosa diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. A taxa de diminuição pode variar entre os diferentes materiais semicondutores (InGaN para azul/verde e AlInGaP para vermelho). A dissipação de calor eficaz é vital para manter a saída de cor e o brilho estáveis ao longo da vida útil do produto.

4.3 Temperatura Ambiente vs. Corrente Direta Permitida

Esta curva de derating define a corrente direta máxima permitida em função da temperatura ambiente (Ta). À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para evitar que a temperatura de junção exceda seu limite de 125°C. Os projetistas devem consultar esta curva para determinar correntes de operação seguras para seu ambiente de aplicação específico.

4.4 Padrão de Radiação (Curva de Ângulo de Visão)

O diagrama de distribuição de intensidade polar confirma o ângulo de visão de 120 graus. O padrão de emissão é tipicamente Lambertiano ou quase Lambertiano, fornecendo um campo de iluminação amplo e uniforme, adequado para muitas aplicações de iluminação geral e indicadores.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Desenho de Contorno

O LED é acondicionado em um encapsulamento SMD5050 padrão com dimensões de 5.0mm (C) x 5.0mm (L). A altura exata e as tolerâncias dimensionais (ex.: ±0.10mm para dimensões .X, ±0.05mm para dimensões .XX) devem ser consultadas no desenho mecânico detalhado da ficha técnica original para um layout de PCB preciso.

5.2 Layout Recomendado de Pads e Design de Estêncil

Um padrão de land (footprint) recomendado e um design de estêncil para pasta de solda são fornecidos para garantir uma soldagem confiável. O layout de pads geralmente apresenta seis pads — dois para cada um dos três chips de cor, que compartilham uma configuração de cátodo ou ânodo comum, dependendo do número de peça específico. Seguir este layout recomendado minimiza defeitos de soldagem, como tombamento, e garante uma conexão térmica e elétrica adequada.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Reflow

Este LED é compatível com processos padrão de soldagem por reflow por infravermelho (IR) ou convecção usados para tecnologia de montagem em superfície (SMT). Um perfil típico de reflow sem chumbo com temperatura de pico não excedendo 260°C por uma duração especificada pelos padrões JEDEC (ex.: 10-30 segundos acima de 240°C) é geralmente aplicável. É crítico evitar estresse térmico excessivo para prevenir danos aos fios de ligação internos e à lente de epóxi.

6.2 Precauções de Manuseio e Armazenamento

LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Sempre manuseie-os em um ambiente protegido contra ESD usando pulseiras aterradas e recipientes condutivos. Armazene os componentes em suas embalagens originais à prova de umidade nas condições recomendadas (temperatura < 40°C, umidade < 70% RH) para evitar absorção de umidade, que pode causar "popcorning" durante o reflow.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem do Produto

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora embossada para montagem automatizada pick-and-place. A largura da fita, as dimensões dos compartimentos e a contagem por bobina seguem os padrões EIA-481. Uma fita de cobertura com força de descolamento especificada (0.1 - 0.7N em um ângulo de 10 graus) sela os componentes no lugar. Esta embalagem garante proteção do componente, consistência de orientação e confiabilidade de alimentação em máquinas de montagem de alta velocidade.

7.2 Sistema de Numeração de Peças (Regra de Nomenclatura do Modelo)

O número da peça segue um formato estruturado que codifica atributos-chave:

T [Código de Forma] [Contagem de Chips] [Código Óptico] [Código Interno] [Código de Cor] [Código de Fluxo] - [Código CCT] [Outros Códigos].

Por exemplo, o código "5A" indica uma forma 5050N, "3" indica três chips (RGB), "00" indica nenhuma lente secundária, "F" indica cor completa, etc. Compreender esta nomenclatura é essencial para especificar e encomendar corretamente a variante de LED desejada com a cor, brilho e características ópticas corretas.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Cada canal de cor do LED RGB deve ser acionado independentemente usando uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente em série com uma fonte de tensão chaveada. A modulação por largura de pulso (PWM) é o método preferido para controle de intensidade (dimming e mistura de cores), pois mantém uma tensão direta e cromaticidade consistentes, ao contrário do dimming analógico que pode causar desvio de cor. Um microcontrolador com saídas PWM é comumente usado para gerar os sinais de controle.

8.2 Considerações de Projeto

• Casamento de Corrente:Devido ao Vf e eficiência diferentes dos chips R, G, B, são necessários resistores ou drivers de ajuste de corrente separados para alcançar o balanço de branco ou as proporções de cor desejadas.
• Gerenciamento Térmico:Inclua alívio térmico suficiente e área de cobre na PCB, especialmente se operando com correntes altas ou em arranjos de alta densidade.
• Proteção ESD:Incorpore diodos de proteção ESD nas linhas de sinal próximas ao LED, particularmente em aplicações portáteis ou de consumo.
• Design Óptico:Considere o ângulo de visão de 120 graus ao projetar lentes ou guias de luz para alcançar o padrão de feixe e distribuição espacial desejados.

9. Confiabilidade e Padrões de Qualidade

9.1 Padrões de Teste de Confiabilidade

O produto passa por testes rigorosos de confiabilidade de acordo com os padrões da indústria (JESD22, MIL-STD-202G). Os principais testes incluem:

• Teste de Vida Operacional:Realizado em temperatura ambiente, alta temperatura (85°C) e baixa temperatura (-40°C) por 1008 horas sob corrente máxima.
• Vida Operacional em Alta Temperatura/Umidade:1008 horas a 60°C/90% UR.
• Ciclagem de Temperatura:Expondo o dispositivo a transições rápidas entre temperaturas extremas (ex.: -40°C a +125°C).

Os critérios de falha são estritamente definidos, incluindo limites para desvio de tensão direta (≤200mV), degradação de fluxo luminoso (≤15% para InGaN, ≤25% para AlInGaP) e corrente de fuga (≤10μA).

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Como alcanço luz branca pura com este LED RGB?

O branco puro é criado misturando intensidades específicas de luz vermelha, verde e azul. A proporção exata de corrente necessária (ex.: IR:IG:IB) depende da eficiência individual e das coordenadas de cromaticidade do bin específico do LED. Normalmente requer calibração e feedback de um sensor de cor para aplicações de alta precisão. Usar controle PWM permite o ajuste fino dessa proporção.

10.2 Posso acionar todos os três canais em paralelo a partir de uma única fonte de corrente constante?

Não. Devido à diferença significativa na tensão direta entre os chips vermelho (~2.2V) e azul/verde (~3.2V), conectá-los em paralelo resultaria em um grave desequilíbrio de corrente, potencialmente sobrecarregando o canal vermelho enquanto subcarrega os outros. Cada canal de cor deve ter seu próprio circuito de controle de corrente.

10.3 Qual é o impacto da temperatura de junção na cor?

O aumento da temperatura de junção causa um desvio no comprimento de onda de pico (tipicamente um comprimento de onda mais longo para o vermelho AlInGaP e um mais curto para o azul/verde InGaN) e uma redução na saída de luz. Isso pode levar a um desvio de cor visível em sistemas RGB se não for gerenciado. Manter uma temperatura de junção baixa e estável através de um bom design térmico é crítico para aplicações com cor estável.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

11.1 Projeto de uma Luminária de Mesa com Cor Ajustável

Considere uma luminária de mesa usando um arranjo desses LEDs RGB SMD5050. O projeto envolveria:

1. Circuito Acionador:Um CI driver de LED dedicado com três saídas de corrente constante independentes e capacidade de dimming PWM para cada canal, controlado via I2C ou interface similar a partir de um microcontrolador.
2. Design Térmico:A PCB de núcleo metálico (MCPCB) atua como um dissipador de calor. Vias térmicas conectam os pads térmicos do LED a um grande plano de cobre no verso da placa para dissipar calor eficientemente.
3. Óptica:Um difusor é colocado sobre o arranjo de LEDs para misturar os pontos de luz individuais em uma área de iluminação uniforme e sem ofuscamento.
4. Controle:Uma interface do usuário (botões, sensor de toque ou app) permite a seleção de cores predefinidas (branco, branco quente, branco frio) ou cores personalizadas via controles deslizantes RGB. O microcontrolador traduz essas entradas nos ciclos de trabalho PWM correspondentes para os canais R, G e B.

Este caso destaca a integração de considerações de projeto elétrico, térmico, óptico e de firmware ao usar este componente.

12. Introdução ao Princípio Técnico

12.1 Princípio de Funcionamento dos LEDs RGB

Um LED RGB é essencialmente três diodos emissores de luz independentes — vermelho, verde e azul — encapsulados juntos. Cada diodo emite luz através da eletroluminescência: quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n de um material semicondutor (AlInGaP para vermelho, InGaN para verde e azul), elétrons se recombinam com lacunas, liberando energia na forma de fótons. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. Ao controlar independentemente a intensidade dessas três cores primárias, uma vasta gama de cores secundárias pode ser produzida através da mistura aditiva de cores.

13. Tendências Tecnológicas

13.1 Evolução nos LEDs de Cor Completa

O mercado para LEDs de cor completa continua a evoluir com tendências focadas em:

• Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas no crescimento epitaxial e design de chip produzem mais saída de luz por unidade de energia elétrica, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Melhor Reprodução de Cor e Gama:Desenvolvimento de novos sistemas de fósforo e emissores de banda estreita (como pontos quânticos) para expandir a gama de cores para displays e melhorar o Índice de Reprodução de Cor (IRC) para iluminação, mesmo em sistemas baseados em RGB.
• Miniaturização:Desenvolvimento de tamanhos de encapsulamento menores (ex.: 2020, 1515) com desempenho similar ou melhorado para aplicações com restrições de espaço, como retroiluminação mini-LED para TVs e monitores.
• Recursos Inteligentes Integrados:O surgimento de LEDs com drivers, controladores e interfaces de comunicação integradas (ex.: I2C, SPI ou sem fio como Zigbee/BLE) simplificando o design do sistema para iluminação conectada à IoT.
• Confiabilidade Aprimorada:Avanços em materiais de encapsulamento (silicones, cerâmicas) para resistir melhor a temperaturas mais altas e condições ambientais mais severas, estendendo a vida útil do produto.