Índice
- 1. Visão Geral do Produto
- 2. Análise dos Parâmetros Técnicos
- 2.1 Valores Máximos Absolutos
- 2.2 Características Elétricas e Ópticas Típicas
- 3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)
- 3.1 Classificação de Fluxo Luminoso
- 3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante
- 4. Análise das Curvas de Desempenho
- 4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)
- 4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo
- 4.3 Temperatura de Junção vs. Potência Espectral Relativa
- 4.4 Distribuição de Potência Espectral
- 5. Informações Mecânicas e de Embalagem
- 5.1 Dimensões Físicas
- 5.2 Projeto Recomendado de Trilha e Estêncil
- 5.3 Identificação de Polaridade
- 6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
- 6.1 Sensibilidade à Umidade e Secagem (Baking)
- 6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo
- 7. Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)
- 7.1 Mecanismos de Dano por ESD
- 7.2 Medidas de Controle de ESD
- 8. Sugestões de Aplicação e Projeto de Circuito
- 8.1 Metodologia de Acionamento
- 8.2 Configurações de Circuito Recomendadas
- próximos.
- Durante os testes do sistema, conectar o driver à carga de LED antes de aplicar a energia de entrada para evitar transitórios de tensão.
- Outros códigos definem o tipo de lente (00=none, 01=com lente) e várias opções de cor (R=Vermelho, G=Verde, B=Azul, etc.).
- : Como o componente amarelo em sistemas de mistura de cores ou branco ajustável (quando usado com LEDs de outras cores ou com conversão por fósforo apropriada).
- Comparado a encapsulamentos menores como o 3528, o 5050 oferece uma saída de luz total mais alta devido ao seu tamanho maior e capacidade de abrigar múltiplos chips. O seu ângulo de visão de 120 graus é mais amplo do que alguns LEDs com lentes focadas, tornando-o ideal para iluminação de área em vez de iluminação pontual. Os projetistas devem considerar o gerenciamento térmico, pois a dissipação de potência (até 234mW) requer área de cobre adequada na PCB ou dissipação de calor para máxima vida útil, especialmente quando acionado em altas correntes ou em altas temperaturas ambientes.
- ) entre os LEDs e com a temperatura, garantindo uma saída de luz consistente e prevenindo a fuga térmica (thermal runaway). Oferece melhor estabilidade e eficiência, especialmente para strings em série.
- : Os LEDs são posicionados usando uma máquina pick-and-place. A placa montada é secada (baked) de acordo com as diretrizes MSL antes de passar por um processo controlado de soldagem por refluxo. As precauções de ESD são mantidas durante todo o processo.
- Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região do tipo n se recombinam com lacunas da região do tipo p na camada ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A cor da luz é determinada pela banda proibida (energy bandgap) do material semicondutor utilizado. Para um LED amarelo monocromático como o SMD5050N, o material semicondutor (tipicamente baseado em AlInGaP) é projetado para ter uma banda proibida correspondente a um comprimento de onda de aproximadamente 590 nanômetros.
1. Visão Geral do Produto
A série SMD5050N é um LED de montagem em superfície de alta luminosidade, projetado para aplicações que requerem iluminação amarela confiável. Caracterizado pela sua dimensão de 5.0mm x 5.0mm, este LED oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus e é adequado para uma variedade de aplicações em iluminação, sinalização e indicadores. A sua principal vantagem reside no seu desempenho consistente e no sistema padronizado de classificação (binning), garantindo uniformidade de cor e fluxo luminoso entre lotes de produção.
2. Análise dos Parâmetros Técnicos
2.1 Valores Máximos Absolutos
Os seguintes parâmetros definem os limites operacionais do LED. Exceder estes valores pode causar danos permanentes.
- Corrente Direta (IF): 90 mA (Contínua)
- Corrente de Pulsos Direta (IFP): 120 mA (Largura do pulso ≤10ms, Ciclo de trabalho ≤1/10)
- Dissipação de Potência (PD): 234 mW
- Temperatura de Operação (Topr): -40°C a +80°C
- Temperatura de Armazenamento (Tstg): -40°C a +80°C
- Temperatura de Junção (Tj): 125°C
- Temperatura de Soldagem (Tsld): Soldagem por refluxo a 200°C ou 230°C por no máximo 10 segundos.
2.2 Características Elétricas e Ópticas Típicas
Medidas nas condições padrão de teste de Ts=25°C e IF=60mA.
- Tensão Direta (VF): Típica 2.2V, Máxima 2.6V (tolerância de ±0.08V)
- Tensão Reversa (VR): 5V
- Comprimento de Onda Dominante (λd): 590 nm (típico)
- Corrente Reversa (IR): Máximo 10 µA
- Ângulo de Visão (2θ1/2): 120 graus
3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)
Para garantir consistência, os LEDs são classificados (binning) com base em parâmetros-chave de desempenho.
3.1 Classificação de Fluxo Luminoso
Classificado em IF=60mA. A medição do fluxo luminoso tem uma tolerância de ±7%.
- Código A6: 2.5 lm (Mín), 3 lm (Típ)
- Código A7: 3 lm (Mín), 3.5 lm (Típ)
- Código A8: 3.5 lm (Mín), 4 lm (Típ)
- Código A9: 4 lm (Mín), 4.5 lm (Típ)
- Código B1: 4.5 lm (Mín), 5 lm (Típ)
3.2 Classificação de Comprimento de Onda Dominante
Define o tom específico de luz amarela emitida.
- Código Y1: 585 nm a 588 nm
- Código Y2: 588 nm a 591 nm
- Código Y3: 591 nm a 594 nm
4. Análise das Curvas de Desempenho
Dados gráficos fornecem insights sobre o comportamento do LED em condições variáveis.
4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)
Esta curva mostra a relação entre a tensão direta aplicada e a corrente resultante. É essencial para projetar circuitos de limitação de corrente apropriados para prevenir fuga térmica (thermal runaway).
4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo
Este gráfico ilustra como a saída de luz escala com a corrente de acionamento. Normalmente mostra uma relação quase linear dentro da faixa operacional recomendada, mas a eficiência pode cair em correntes muito altas devido ao aumento do calor.
4.3 Temperatura de Junção vs. Potência Espectral Relativa
Esta curva demonstra o efeito da temperatura de junção na saída espectral do LED. Para LEDs amarelos, o aumento da temperatura pode causar um ligeiro desvio no comprimento de onda dominante e uma redução na saída total de luz.
4.4 Distribuição de Potência Espectral
Este gráfico mostra a intensidade da luz emitida ao longo do espectro visível, confirmando a natureza monocromática do LED amarelo com um pico em torno de 590nm.
5. Informações Mecânicas e de Embalagem
5.1 Dimensões Físicas
O encapsulamento SMD5050N mede 5.0mm de comprimento, 5.0mm de largura e 1.6mm de altura. As tolerâncias dimensionais são especificadas como ±0.10mm para dimensões .X e ±0.05mm para dimensões .XX.
5.2 Projeto Recomendado de Trilha e Estêncil
Para uma soldagem confiável, é recomendado um padrão de trilha e um projeto de abertura de estêncil específicos. Os diagramas fornecidos garantem a formação adequada da junta de solda, boa dissipação térmica e estabilidade mecânica. O projeto normalmente apresenta seis trilhas (duas para cada chip de LED interno na configuração comum de 3 chips).
5.3 Identificação de Polaridade
O encapsulamento do LED inclui uma marcação de polaridade, geralmente um entalhe ou um ponto próximo ao pino do cátodo. A orientação correta é crucial para o funcionamento do circuito.
6. Diretrizes de Soldagem e Montagem
6.1 Sensibilidade à Umidade e Secagem (Baking)
O LED SMD5050N é classificado como sensível à umidade (MSL). Se a bolsa selada à prova de umidade original for aberta e os componentes forem expostos à umidade ambiente além dos limites especificados, eles devem ser secos (baked) antes da soldagem por refluxo para prevenir danos do tipo \"popcorn\".
- Condição de Armazenamento (Fechado): Temperatura <30°C, Umidade Relativa <85%.
- Condição de Armazenamento (Aberto): Usar dentro de 12 horas ou armazenar em gabinete seco (<20% UR ou com nitrogênio).
- Requisito de Secagem (Baking): Necessário se o cartão indicador de umidade mostrar exposição ou se exposto ao ar por >12 horas.
- Método de Secagem (Baking): 60°C por 24 horas na bobina original. Não exceder 60°C. Usar dentro de 1 hora após a secagem ou retornar ao armazenamento seco.
6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo
O LED pode suportar um processo padrão de refluxo por infravermelho ou convecção. A temperatura de pico máxima é de 230°C ou 200°C, com o tempo acima do líquido não excedendo 10 segundos. Consulte o perfil específico da pasta de solda utilizada.
7. Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)
LEDs são dispositivos semicondutores suscetíveis a danos por descarga eletrostática.
7.1 Mecanismos de Dano por ESD
A ESD pode causar falha latente ou catastrófica. Danos latentes podem aumentar a corrente de fuga e reduzir a vida útil, enquanto a falha catastrófica resulta em não operação imediata (LED morto).
7.2 Medidas de Controle de ESD
- Utilizar estações de trabalho e pisos antiestáticos aterrados.
- O pessoal deve usar pulseiras aterradas, jalecos antiestáticos e luvas.
- Usar ionizadores para neutralizar cargas estáticas na área de trabalho.
- Garantir que todas as ferramentas (ex.: ferros de soldar) estejam devidamente aterradas.
- Usar materiais condutivos ou dissipativos para manuseio e embalagem.
8. Sugestões de Aplicação e Projeto de Circuito
8.1 Metodologia de Acionamento
Para desempenho e longevidade ideais, acione o LED com uma fonte de corrente constante. Isso garante uma saída de luz estável e protege o LED de picos de corrente e variações térmicas. Se usar uma fonte de tensão constante, um resistor limitador de corrente em série é obrigatório para cada string de LEDs.
8.2 Configurações de Circuito Recomendadas
Configuração A (Com Resistores Individuais): Cada LED ou string paralela tem seu próprio resistor em série. Isso fornece regulação de corrente individual e é mais tolerante às variações de VFentre os LEDs.
Configuração B (String em Série com Resistor Único): Múltiplos LEDs são conectados em série com um resistor limitador de corrente. Isso é mais eficiente, mas requer uma fonte de tensão mais alta e todos os LEDs na string devem ter VF.
próximos.
- 8.3 Precauções na Montagem
- Sempre manusear LEDs com proteção ESD.
- Evitar tocar a lente de silicone com as mãos nuas para prevenir contaminação por óleos e sais, o que pode reduzir a saída de luz.
- Usar ferramentas de sucção a vácuo ou pinças de ponta macia para evitar danos mecânicos ao encapsulamento de silicone macio ou aos fios de ligação (wire bonds).
Durante os testes do sistema, conectar o driver à carga de LED antes de aplicar a energia de entrada para evitar transitórios de tensão.
9. Regra de Numeração do ModeloO número de peça segue um formato estruturado:.
T [Código de Formato] [Contagem de Chips] [Código da Lente] - [Código de Fluxo][Código de Comprimento de Onda]
- TExemplo: T5A003YA decodifica como:
- : Prefixo do fabricante.5A
- 0: Código de formato para o encapsulamento 5050N.
- 3: Código interno.
- YA: Três chips de LED dentro do encapsulamento.
: Cor amarela, classificação específica de fluxo e comprimento de onda (A para fluxo, Y para comprimento de onda).
Outros códigos definem o tipo de lente (00=none, 01=com lente) e várias opções de cor (R=Vermelho, G=Verde, B=Azul, etc.).
10. Cenários de Aplicação Típicos
- O LED Amarelo SMD5050N é bem adequado para:Iluminação Arquitetônica e Decorativa
- : Criar iluminação de destaque e ambiente quente.Sinalização e Letreiros
- : Fornecer iluminação ou retroiluminação uniforme.Iluminação Interna Automotiva
- : Luzes do painel e de cortesia.Eletrônicos de Consumo
- : Indicadores de status e retroiluminação para eletrodomésticos.Módulos RGB de Cores Completas
: Como o componente amarelo em sistemas de mistura de cores ou branco ajustável (quando usado com LEDs de outras cores ou com conversão por fósforo apropriada).
11. Comparação Técnica e Considerações
Comparado a encapsulamentos menores como o 3528, o 5050 oferece uma saída de luz total mais alta devido ao seu tamanho maior e capacidade de abrigar múltiplos chips. O seu ângulo de visão de 120 graus é mais amplo do que alguns LEDs com lentes focadas, tornando-o ideal para iluminação de área em vez de iluminação pontual. Os projetistas devem considerar o gerenciamento térmico, pois a dissipação de potência (até 234mW) requer área de cobre adequada na PCB ou dissipação de calor para máxima vida útil, especialmente quando acionado em altas correntes ou em altas temperaturas ambientes.
12. Perguntas Frequentes (FAQ)
P: Qual é a diferença entre os códigos de fluxo luminoso (A6, A7, etc.)?
R: Esses códigos representam diferentes graus de brilho. Um código mais alto (ex.: B1) indica uma saída de fluxo luminoso mínima e típica mais alta. Selecione a classificação com base no brilho necessário para a sua aplicação.
P: A secagem (baking) é sempre necessária antes da soldagem?
R: Não. A secagem é necessária apenas se os componentes sensíveis à umidade tiverem sido expostos a ambientes úmidos além dos limites especificados no cartão indicador de umidade da bolsa ou após armazenamento prolongado fora de um ambiente seco.
P: Posso acionar este LED a 90mA continuamente?
R: Embora 90mA seja o valor máximo absoluto, a operação contínua neste nível gerará calor significativo e provavelmente reduzirá a vida útil. Para uma operação de longo prazo confiável, é aconselhável acionar o LED na ou abaixo da corrente de teste típica de 60mA, com gerenciamento térmico adequado.
P: Por que um driver de corrente constante é recomendado em vez de uma fonte de tensão constante com um resistor?FR: Um driver de corrente constante compensa a variação da tensão direta (V
) entre os LEDs e com a temperatura, garantindo uma saída de luz consistente e prevenindo a fuga térmica (thermal runaway). Oferece melhor estabilidade e eficiência, especialmente para strings em série.
13. Estudo de Caso de Projeto
1. Cenário: Projetando uma unidade de retroiluminação para um painel de exibição informativo.Requisito
2. : Iluminação amarela uniforme sobre uma área de 200mm x 100mm com uma iluminância alvo de 150 lux.Seleção do LED
3. : SMD5050N (Código B1, 5 lm típico) é escolhido por seu brilho e amplo ângulo de visão.Projeto Óptico
4. : Os LEDs são dispostos em um padrão de grade com uma folha difusora colocada acima para misturar os pontos individuais em um campo uniforme. O espaçamento é calculado com base no ângulo de visão do LED e na uniformidade alvo.Projeto ElétricoF: Os LEDs são agrupados em strings paralelas de 4 LEDs em série. Um driver de corrente constante é selecionado para fornecer 60mA por string. A tensão de saída do driver deve exceder a soma da V
5. de 4 LEDs (aproximadamente 8.8V-10.4V) mais uma margem (headroom).Projeto Térmico
6. : A PCB é projetada com grandes áreas de cobre conectadas às trilhas térmicas do LED. Vias térmicas transferem calor para uma camada de cobre no lado inferior. Cálculos confirmam que a temperatura de junção permanece abaixo de 80°C em um ambiente de 40°C.Montagem
: Os LEDs são posicionados usando uma máquina pick-and-place. A placa montada é secada (baked) de acordo com as diretrizes MSL antes de passar por um processo controlado de soldagem por refluxo. As precauções de ESD são mantidas durante todo o processo.
14. Princípio de Operação
Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região do tipo n se recombinam com lacunas da região do tipo p na camada ativa. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A cor da luz é determinada pela banda proibida (energy bandgap) do material semicondutor utilizado. Para um LED amarelo monocromático como o SMD5050N, o material semicondutor (tipicamente baseado em AlInGaP) é projetado para ter uma banda proibida correspondente a um comprimento de onda de aproximadamente 590 nanômetros.
15. Tendências Tecnológicas
- A indústria de LED continua a evoluir em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), melhor reprodução de cores e maior confiabilidade. Para LEDs monocromáticos como o amarelo, as tendências incluem:Classificação de Comprimento de Onda Mais Estreita
- : Controle mais rigoroso sobre o comprimento de onda dominante para aplicações de cor mais precisas.Operação em Temperaturas Mais Altas
- : Desenvolvimento de materiais e encapsulamentos que mantêm o desempenho em temperaturas de junção mais altas.Miniaturização com Alta Saída
- : Tamanhos de encapsulamento menores que entregam saída de luz comparável a encapsulamentos legados maiores.Soluções Integradas
- : LEDs com regulação de corrente integrada, circuitos de proteção (ESD, sobretemperatura) ou até microcontroladores para aplicações de iluminação inteligente.Fósforos Avançados
Terminologia de Especificação LED
Explicação completa dos termos técnicos LED
Desempenho Fotoeletrico
| Termo | Unidade/Representação | Explicação Simples | Por Que Importante |
|---|---|---|---|
| Eficácia Luminosa | lm/W (lumens por watt) | Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente. | Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade. |
| Fluxo Luminoso | lm (lumens) | Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho". | Determina se a luz é brilhante o suficiente. |
| Ângulo de Visão | ° (graus), ex., 120° | Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe. | Afeta o alcance de iluminação e uniformidade. |
| CCT (Temperatura de Cor) | K (Kelvin), ex., 2700K/6500K | Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios. | Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados. |
| CRI / Ra | Sem unidade, 0–100 | Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom. | Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus. |
| SDCM | Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos" | Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente. | Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs. |
| Comprimento de Onda Dominante | nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho) | Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos. | Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes. |
| Distribuição Espectral | Curva comprimento de onda vs intensidade | Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda. | Afeta a reprodução de cor e qualidade. |
Parâmetros Elétricos
| Termo | Símbolo | Explicação Simples | Considerações de Design |
|---|---|---|---|
| Tensão Direta | Vf | Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida". | A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série. |
| Corrente Direta | If | Valor de corrente para operação normal do LED. | Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil. |
| Corrente de Pulsação Máxima | Ifp | Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash. | A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos. |
| Tensão Reversa | Vr | Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura. | O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão. |
| Resistência Térmica | Rth (°C/W) | Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor. | Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte. |
| Imunidade ESD | V (HBM), ex., 1000V | Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável. | Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis. |
Gerenciamento Térmico e Confiabilidade
| Termo | Métrica Chave | Explicação Simples | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de Junção | Tj (°C) | Temperatura operacional real dentro do chip LED. | Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor. |
| Depreciação do Lúmen | L70 / L80 (horas) | Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial. | Define diretamente a "vida de serviço" do LED. |
| Manutenção do Lúmen | % (ex., 70%) | Porcentagem de brilho retida após o tempo. | Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo. |
| Deslocamento de Cor | Δu′v′ ou elipse MacAdam | Grau de mudança de cor durante o uso. | Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação. |
| Envelhecimento Térmico | Degradação do material | Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo. | Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto. |
Embalagem e Materiais
| Termo | Tipos Comuns | Explicação Simples | Características e Aplicações |
|---|---|---|---|
| Tipo de Pacote | EMC, PPA, Cerâmica | Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica. | EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa. |
| Estrutura do Chip | Frontal, Flip Chip | Arranjo dos eletrodos do chip. | Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência. |
| Revestimento de Fósforo | YAG, Silicato, Nitreto | Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco. | Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz. | Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz. |
Controle de Qualidade e Classificação
| Termo | Conteúdo de Binning | Explicação Simples | Propósito |
|---|---|---|---|
| Bin de Fluxo Luminoso | Código ex. 2G, 2H | Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx. | Garante brilho uniforme no mesmo lote. |
| Bin de Tensão | Código ex. 6W, 6X | Agrupado por faixa de tensão direta. | Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema. |
| Bin de Cor | Elipse MacAdam de 5 passos | Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita. | Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente. | Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena. |
Testes e Certificação
| Termo | Padrão/Teste | Explicação Simples | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Teste de manutenção do lúmen | Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho. | Usado para estimar vida do LED (com TM-21). |
| TM-21 | Padrão de estimativa de vida | Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80. | Fornece previsão científica de vida. |
| IESNA | Sociedade de Engenharia de Iluminação | Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos. | Base de teste reconhecida pela indústria. |
| RoHS / REACH | Certificação ambiental | Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio). | Requisito de acesso ao mercado internationalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificação de eficiência energética | Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação. | Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade. |