Especificação Técnica do LED Branco Série T20 - Pacote 2016 - 2.0x1.6x1.75mm - 11V Tip. - 0.33W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série T20 representa uma solução compacta e de alto desempenho em LED branco, projetada para aplicações modernas de iluminação. Este LED de visão superior, designado com o tamanho de pacote 2016, é concebido para fornecer iluminação eficiente e confiável. As suas principais vantagens derivam de um design de pacote termicamente otimizado, que facilita uma melhor dissipação de calor, permitindo operação com correntes mais elevadas e uma saída luminosa sustentada. O dispositivo caracteriza-se por um ângulo de visão amplo, tornando-o adequado para aplicações que requerem uma distribuição de luz abrangente. É totalmente compatível com processos de soldagem por reflow sem chumbo e adere às normas ambientais RoHS, garantindo compatibilidade com os requisitos de fabrico contemporâneos e regulamentações globais.

O mercado-alvo para este LED é diversificado, abrangendo tanto os setores de iluminação comercial como residencial. As suas principais aplicações incluem luminárias para iluminação interior, soluções de retrofit para substituição de fontes de luz tradicionais, iluminação ambiente geral e iluminação arquitetónica ou decorativa, onde tanto o desempenho como o factor de forma são críticos.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

O desempenho fundamental do LED é definido numa condição de teste padrão de corrente direta (IF) de 30mA e temperatura de junção (Tj) de 25°C. O fluxo luminoso de saída varia com a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT). Por exemplo, um LED de 2700K (branco quente) oferece um fluxo luminoso típico de 34,5 lúmens com um mínimo de 32 lúmens, enquanto CCTs mais frias como 4000K, 5000K, 5700K e 6500K fornecem uma saída típica mais elevada de 36,5 lúmens (mínimo 34 lúmens). Todas as variantes mantêm um Índice de Reprodução de Cor (CRI) elevado de Ra80, garantindo uma boa fidelidade de cor. A tolerância para medição de fluxo luminoso é de ±7%, e a tolerância do CRI é de ±2.

O dispositivo apresenta um ângulo de visão (2θ1/2) muito amplo de 120 graus, proporcionando um padrão de emissão de luz amplo e uniforme, ideal para iluminação de áreas.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta (VF) a 30mA é tipicamente de 11V, com uma variação de 9,5V a 12V, e uma tolerância de medição de ±0,3V. As especificações absolutas máximas definem os limites operacionais: uma corrente direta contínua (IF) de 40mA, uma corrente direta pulsada (IFP) de 60mA (sob condições de pulso específicas) e uma dissipação de potência máxima (PD) de 440mW. A tensão reversa (VR) é limitada a 5V. Deve-se ter cuidado para não exceder estas especificações para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica é crucial para o desempenho e vida útil do LED. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth j-sp) é especificada como 40°C/W em condições de teste padrão. A temperatura absoluta máxima da junção (Tj) é de 120°C. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação (Topr) de -40°C a +105°C. A curva de derating (Fig. 8) ilustra claramente como a corrente direta permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta, para evitar sobreaquecimento e falha prematura.

3. Explicação do Sistema de Binning

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são classificados em bins de fluxo luminoso para garantir consistência. Por exemplo, um LED de 4000K com Ra80 pode ser encontrado nos bins E1 (34-36 lm), E2 (36-38 lm) e E3 (38-42 lm). O código do bin (ex., D9, E1, E2) faz parte do sistema de numeração de peças e permite aos designers selecionar LEDs com níveis de saída precisos para a sua aplicação.

3.2 Binning de Tensão Direta

Da mesma forma, a tensão direta é classificada em bins para auxiliar no design do circuito, particularmente para acionar múltiplos LEDs em série. Os bins disponíveis incluem 1C (8-9V), 1D (9-10V) e 5X (10-12V). Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a alcançar uma distribuição de corrente mais uniforme.

3.3 Binning de Cromaticidade

A consistência de cor é rigorosamente controlada utilizando o diagrama de cromaticidade CIE 1931. Cada CCT (ex., 2700K, 3000K) é definida por uma coordenada central alvo (x, y) e uma elipse de tolerância. A especificação afirma que os níveis de cor estão dentro de uma elipse MacAdam de 5 passos, que é um padrão para definir diferenças de cor perceptíveis. Os padrões de binning Energy Star são aplicados na faixa de 2600K a 7000K, garantindo que os LEDs atendam aos rigorosos requisitos de uniformidade de cor para produtos de iluminação de qualidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados fornece vários gráficos-chave para compreender o desempenho em condições variáveis.

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LED utiliza a pegada do pacote 2016, com dimensões de 2,0mm de comprimento, 1,6mm de largura e uma altura de 1,75mm. O desenho do pacote fornece uma vista inferior que ilustra o padrão das almofadas de solda. É mostrada uma identificação clara da polaridade: o cátodo está marcado. A tolerância dimensional, salvo indicação em contrário, é de ±0,1mm. Este tamanho compacto permite layouts de PCB de alta densidade, tornando-o adequado para luminárias finas.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é projetado para processos de soldagem por reflow. É fornecida um perfil de reflow detalhado com parâmetros específicos: A taxa de aquecimento desde a temperatura de liquidus (TL=217°C) até à temperatura de pico (Tp=260°C máx.) não deve exceder 3°C/segundo. O tempo mantido acima de TL (tL) deve estar entre 60 e 150 segundos. A temperatura máxima do corpo do pacote não deve exceder 260°C, e o tempo dentro de 5°C deste pico (tp) deve ser no máximo de 30 segundos. A taxa de arrefecimento deve ser no máximo de 6°C/segundo. O tempo total desde 25°C até à temperatura de pico não deve exceder 8 minutos. Aderir a este perfil é crítico para prevenir danos térmicos no pacote do LED, nas juntas de solda e nos materiais internos de fixação do chip.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O sistema de numeração de peças é abrangente, permitindo uma especificação precisa. O modelo é T20**811A-*****. O sistema de numeração decompõe-se da seguinte forma: X1 indica o código de tipo (20 para pacote 2016). X2 é o código CCT (ex., 27 para 2700K). X3 é o índice de reprodução de cor (8 para Ra80). X4 e X5 indicam o número de chips em série e em paralelo, respetivamente. X6 é um código de componente. X7 é um código de cor que define graus de desempenho específicos (ex., M para padrão ANSI). X8, X9 e X10 são para códigos internos e de reserva. Este sistema permite aos utilizadores encomendar a variante exata de LED necessária para o seu design.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Conforme listado, as principais aplicações são iluminação interior, retrofits, iluminação geral e iluminação arquitetónica/decorativa. O seu elevado fluxo luminoso e ângulo amplo tornam-no excelente para spots embutidos, painéis de luz, tubos de LED e fitas decorativas. O ângulo de feixe de 120 graus é particularmente benéfico para luminárias que requerem uma cobertura de iluminação ampla sem pontos quentes.

8.2 Considerações de Design

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de média potência padrão, o pacote T20/2016 oferece um equilíbrio entre tamanho compacto e bom desempenho térmico devido ao seu design termicamente otimizado. A sua tensão direta típica de 11V a 30mA sugere que pode conter configurações de múltiplos chips internamente. O amplo ângulo de visão de 120 graus é um diferenciador-chave face a LEDs com feixes mais estreitos, tornando-o mais adequado para iluminação geral em vez de focos. A adesão a elipses MacAdam de 5 passos e ao binning Energy Star coloca-o numa categoria focada na alta consistência de cor, o que é uma vantagem significativa face a LEDs com tolerâncias de cor mais amplas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. Caso Prático de Design e Utilização

Considere projetar um tubo de LED de retrofit para substituir um tubo fluorescente T8 tradicional. Um design típico pode usar 120 unidades deste LED T20 dispostas linearmente numa PCB de núcleo metálico (MCPCB). Dado o seu amplo ângulo de visão de 120 graus, a distribuição de luz seria excelente para iluminação geral de escritórios. O designer selecionaria LEDs do mesmo bin de fluxo luminoso e tensão (ex., E2 e 5X) para garantir uniformidade de brilho e partilha de corrente. A MCPCB seria fixada a um invólucro de alumínio que atua como dissipador de calor. Um driver de corrente constante seria projetado para fornecer aproximadamente 30mA por série de LEDs, considerando a tensão direta total dos LEDs ligados em série. O perfil de soldagem por reflow seria rigorosamente seguido durante a montagem. Esta configuração aproveitaria a alta eficiência, longa vida útil e boa reprodução de cor do LED para criar um produto de iluminação de alta qualidade e poupança energética.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED branco opera com base no princípio da eletroluminescência num material semicondutor, combinado com conversão por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor, tipicamente feito de nitreto de gálio e índio (InGaN), que emite luz azul quando uma corrente direta é aplicada. Esta luz azul atinge então uma camada de revestimento de fósforo (frequentemente baseado em granato de ítrio e alumínio ou YAG) depositada sobre ou em torno do chip. O fósforo absorve uma porção da luz azul e reemite-a como luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela emitida é percebida pelo olho humano como luz branca. O tom exato de branco (CCT) é controlado pela composição e espessura da camada de fósforo. O amplo ângulo de visão é alcançado através do design do pacote e da difusão da luz através da lente de encapsulamento.

13. Tendências e Desenvolvimento Tecnológico

A indústria da iluminação continua a pressionar por maior eficácia (lúmens por watt), melhor qualidade de cor (valores de CRI e R9 mais elevados) e maior fiabilidade. As tendências incluem o desenvolvimento de novos materiais de fósforo para emissão de vermelho mais saturada (melhorando o CRI R9), o uso de designs de fósforo remoto para melhor uniformidade de cor e gestão térmica, e a integração de tecnologias de pacote à escala do chip (CSP) para fatores de forma ainda mais pequenos. Além disso, há um foco crescente na iluminação inteligente, exigindo LEDs que possam ser regulados e controlados de forma fiável através de protocolos como DALI ou Zigbee. A série T20, com o seu pacote termicamente otimizado e binning consistente, alinha-se com a procura da indústria por componentes fiáveis e de alta qualidade que formam a base de sistemas de iluminação básicos e avançados. A mudança para a iluminação centrada no ser humano (HCL), que ajusta a cor e intensidade da luz para apoiar os ritmos circadianos, também depende do desempenho estável e previsível de LEDs como os desta série.