Ficha Técnica da Lâmpada LED 334-15/X1C5-1QSA - Branco Quente - 3.2V Típico - Ângulo de Visão de 50° - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de uma lâmpada LED de alto desempenho em branco quente. O dispositivo foi concebido para aplicações que exigem uma saída luminosa significativa num encapsulamento compacto e padrão da indústria. A sua função principal é fornecer iluminação eficiente e fiável numa gama de aplicações de sinalização e iluminação.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem a sua elevada potência luminosa e a emissão de uma luz branca quente, conseguida através de um sistema de conversão por fósforo. Está alojado num popular encapsulamento redondo T-1 3/4, garantindo ampla compatibilidade com soquetes e designs existentes. O dispositivo também cumpre as normas ambientais e de manuseamento relevantes, apresentando proteção contra descargas eletrostáticas (ESD) e conformidade RoHS. As suas aplicações-alvo são diversas, abrangendo painéis de mensagens, indicadores óticos, módulos de retroiluminação e luzes de marcação onde é necessária uma sinalização clara e brilhante.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva das principais características elétricas, óticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Corrente Direta Contínua (IF):30 mA. Exceder esta corrente de forma contínua irá sobrecarregar a junção semicondutora.
• Corrente Direta de Pico (IFP):100 mA com um ciclo de trabalho de 1/10 e 1 kHz. Isto permite pulsos breves de corrente mais elevada, útil em aplicações de displays multiplexados.
• Tensão Reversa (VR):5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar a ruptura da junção.
• Dissipação de Potência (Pd):110 mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor sob condições especificadas.
• Temperatura de Operação e Armazenamento:-40°C a +85°C e -40°C a +100°C, respetivamente, definindo a robustez ambiental do dispositivo.
• Resistência a ESD (HBM):4 kV, indicando um bom nível de proteção contra descargas eletrostáticas durante o manuseamento.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 5 segundos, especificando a tolerância do perfil de soldadura por refluxo.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a 25°C sob condições de teste padrão (IF=20mA, salvo indicação em contrário).

• Tensão Direta (VF):2.8V a 3.6V. A queda de tensão no LED quando está a conduzir. O valor típico está centrado em torno de 3.2V. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode acomodar esta gama.
• Intensidade Luminosa (IV):Varia de 3600 mcd a 7150 mcd mínimo, dependendo do lote específico (ver Secção 3). Esta alta intensidade é uma característica fundamental para aplicações que requerem alta visibilidade.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):50 graus (típico). Define a largura angular na qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, resultando num feixe moderadamente amplo.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):x=0.40, y=0.39 (típico) de acordo com o espaço de cor CIE 1931. Isto coloca a cor emitida na região do branco quente.
• Tensão Reversa Zener (Vz):5.2V típico a Iz=5mA. Esta funcionalidade de proteção integrada ajuda a salvaguardar o LED de transientes de tensão reversa.
• Corrente Reversa (IR):50 µA máximo a VR=5V, indicando uma fuga muito baixa no estado desligado.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O dispositivo é categorizado em lotes para garantir consistência em parâmetros-chave. Isto permite aos projetistas selecionar LEDs que correspondam aos seus requisitos específicos de brilho e tensão direta.

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados em três lotes principais com base na sua intensidade luminosa mínima a 20mA:

- Lote Q:3600 - 4500 mcd

- Lote R:4500 - 5650 mcd

- Lote S:5650 - 7150 mcd

Aplica-se uma tolerância de ±10% a estes valores. Selecionar um lote superior (ex: S) garante um dispositivo mais brilhante.

3.2 Classificação por Tensão Direta

Para auxiliar na correspondência de corrente para ligações em série ou no design preciso de drivers, os LEDs também são classificados por tensão direta:

- Lote 0:2.8 - 3.0 V

- Lote 1:3.0 - 3.2 V

- Lote 2:3.2 - 3.4 V

- Lote 3:3.4 - 3.6 V

A incerteza de medição é de ±0.1V.

3.3 Classificação por Cor (Cromaticidade)

A cor branco quente é definida dentro de uma região específica no diagrama de cromaticidade CIE 1931. A ficha técnica fornece as coordenadas dos cantos para seis graus de cor (D1, D2, E1, E2, F1, F2), que são agrupados (Grupo 1). Este agrupamento indica que todos estes graus se enquadram num espaço de cor branco quente aceitável, sendo F1/F2 mais quentes (temperatura de cor correlacionada mais baixa) e D1/D2 mais frios. As coordenadas típicas (x=0.40, y=0.39) situam-se dentro desta área agrupada.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos fornecidos oferecem uma visão do comportamento do dispositivo sob condições variáveis.

4.1 Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda

A curva de distribuição espectral de potência mostra um pico de emissão amplo no espectro visível, característico de um LED branco convertido por fósforo. O pico está na região amarela, com um componente azul subjacente do chip InGaN, resultando na aparência de branco quente.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

Esta curva exibe a relação exponencial típica de um díodo. A tensão direta aumenta logaritmicamente com a corrente. A curva é essencial para projetar drivers de corrente constante, pois uma pequena alteração na tensão pode levar a uma grande alteração na corrente.

4.3 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A saída luminosa aumenta com a corrente direta, mas não de forma linear. A curva pode mostrar uma região de aumento quase linear seguida de uma diminuição a correntes mais elevadas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. É aconselhável operar no ou abaixo da corrente de teste recomendada de 20mA para uma eficiência e longevidade ótimas.

4.4 Cromaticidade vs. Corrente Direta e Desempenho Térmico

As coordenadas de cromaticidade podem deslocar-se ligeiramente com a corrente de acionamento. O gráfico que mostra a corrente direta vs. temperatura ambiente é crucial para a gestão térmica. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente direta máxima permitida para uma dada temperatura de junção diminui. Esta curva de derating deve ser seguida para evitar sobreaquecimento.

4.5 Padrão de Diretividade

O gráfico do padrão de radiação ilustra a distribuição espacial da luz. O encapsulamento T-1 3/4 com uma lente arredondada produz um feixe suave e amplo com o ângulo de visão anunciado de 50 graus.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED utiliza um encapsulamento redondo padrão T-1 3/4 (5mm). Notas dimensionais importantes incluem:

- Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0.25mm, salvo indicação em contrário.

- O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde os terminais saem do corpo do encapsulamento.

- A protrusão máxima da resina abaixo do flange é de 1.5mm.

- O desenho dimensional fornece medições exatas para o comprimento total, diâmetro da lente, diâmetro dos terminais e pontos de curvatura, que são críticos para o design da impressão na PCB e encaixe mecânico.

5.2 Identificação da Polaridade

A polaridade é tipicamente indicada pelo comprimento do terminal (o terminal mais longo é o ânodo) ou por um ponto plano no flange do encapsulamento. O cátodo está normalmente ligado ao terminal adjacente a este ponto plano. A polaridade correta é essencial para a operação e para evitar a aplicação de polarização reversa.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O manuseamento adequado é crítico para a fiabilidade.

6.1 Formação dos Terminais

• A curvatura deve ocorrer a pelo menos 3mm da base da ampola de epóxi para evitar stress no chip interno e nas ligações dos fios.
• Forme os terminais antes de soldar. Aplicar stress a uma junta soldada pode danificar a PCB ou o LED.
• Utilize ferramentas adequadas para evitar stress no encapsulamento. O desalinhamento durante a montagem na PCB pode causar stress permanente.
• Corte os terminais à temperatura ambiente. O corte a alta temperatura pode transferir calor e danificar o dispositivo.
• Garanta que os furos na PCB estão perfeitamente alinhados com os terminais do LED para evitar inserção forçada.

6.2 Parâmetros de Soldadura

• Soldadura Manual:Temperatura máxima da ponta do ferro 300°C (para um ferro de 30W máximo), com um tempo de soldadura não superior a 3 segundos por terminal.
• Soldadura por Onda/Imersão:Temperatura máxima de pré-aquecimento de 100°C por até 60 segundos.
• Mantenha uma distância superior a 3mm da junta de soldadura até à ampola de epóxi. Recomenda-se soldar para além da base da barra de ligação (o pequeno suporte metálico entre os terminais dentro do encapsulamento).

6.3 Condições de Armazenamento

• Armazene a ≤30°C e ≤70% de Humidade Relativa após receção. A vida útil de armazenamento recomendada nesta condição é de 3 meses.
• Para armazenamento mais longo (até um ano), coloque os LEDs num recipiente selado com atmosfera de azoto e dessecante.
• Evite mudanças rápidas de temperatura em alta humidade para prevenir condensação no interior e exterior do encapsulamento.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são embalados para prevenir danos por humidade, estática e choque físico:

- Embalados em sacos antiestáticos.

- Mínimo de 200 a máximo de 500 peças por saco.

- Cinco sacos são colocados numa caixa interior.

- Dez caixas interiores são embaladas numa caixa mestra (exterior).

7.2 Explicação da Etiqueta

A etiqueta no saco contém informações críticas de rastreabilidade e especificação:

- P/N:Número da Peça.

- QTY:Quantidade no saco.

- CAT:Código de combinação para os lotes de Intensidade Luminosa e Tensão Direta.

- HUE:Grau de Cor (ex: D1, F2).

- LOT No:Número do lote de fabrico para rastreabilidade.

7.3 Designação do Número do Modelo

O número da peça 334-15/X1C5-1QSA segue um formato estruturado onde os quadrados de espaço reservado (□) provavelmente representam códigos para lotes específicos de intensidade luminosa, tensão direta e grau de cor, permitindo uma encomenda precisa do grau de desempenho desejado.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Painéis de Mensagens e Quadros de Pontuação:A sua alta intensidade e amplo ângulo de visão tornam-no adequado para iluminação de caracteres em displays interiores/exteriores.
• Indicadores Óticos:Ideal para luzes de estado em equipamento industrial, eletrónica de consumo ou painéis de controlo onde uma indicação em branco quente é preferida.
• Retroiluminação:Pode ser usado para iluminação de borda de pequenos painéis, sinalização ou iluminação decorativa.
• Luzes de Marcação:Adequado para indicadores de posição, sinais de saída ou iluminação ambiental de baixo nível para caminhos.

8.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Acione sempre com uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (Vs), na tensão direta do LED (Vf do seu lote) e na corrente desejada (ex: 20mA): R = (Vs - Vf) / I_f.
• Gestão Térmica:Embora o encapsulamento não seja projetado para alta dissipação de potência, garanta ventilação adequada na aplicação, especialmente se forem usados múltiplos LEDs ou se operar perto da corrente máxima. Siga a curva de derating de corrente para temperaturas ambientes elevadas.
• Proteção ESD:Embora classificado para 4kV HBM, implemente precauções padrão contra ESD durante a montagem.
• Design Ótico:O ângulo de visão de 50° proporciona um bom equilíbrio entre largura do feixe e intensidade. Para feixes mais estreitos, seriam necessárias óticas secundárias (lentes).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs brancos genéricos de 5mm, este dispositivo oferece várias vantagens distintas:

1. Alta Intensidade Luminosa:Com lotes até 7150 mcd mínimo, fornece significativamente mais saída de luz do que LEDs indicadores padrão, permitindo uso em condições de luz ambiente mais elevadas.

2. Cromaticidade de Branco Quente Definida:As coordenadas de cor especificadas e a classificação garantem uma cor branco quente consistente e agradável, ao contrário dos LEDs branco frio ou branco azulado.

3. Proteção Zener Integrada:O díodo Zener integrado de 5.2V em paralelo com o LED fornece uma medida de proteção contra picos de tensão reversa, aumentando a fiabilidade em ambientes eletricamente ruidosos.

4. Especificações Robustas:Valores máximos detalhados, curvas de desempenho e diretrizes de manuseamento fornecem aos engenheiros os dados necessários para um design fiável e de longo prazo.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre os Lotes Q, R e S?

R: Estes lotes categorizam a intensidade luminosa mínima. O Lote S é o mais brilhante (5650-7150 mcd min), o Lote R é médio (4500-5650 mcd min) e o Lote Q é o brilho padrão (3600-4500 mcd min). Escolha com base no requisito de brilho da sua aplicação.

P: Posso acionar este LED a 30mA continuamente?

R: Embora 30mA seja o valor máximo absoluto contínuo, a condição de teste padrão e o ponto de operação típico é 20mA. Operar a 30mA produzirá mais luz mas gerará mais calor, potencialmente reduzindo a vida útil e alterando a cor. Para uma fiabilidade ótima, projete para 20mA ou menos.

P: Como interpreto as coordenadas de cor (x=0.40, y=0.39)?

R: Estas coordenadas traçam um ponto no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Este ponto específico cai dentro da região "branco quente", tipicamente associada a uma temperatura de cor correlacionada (CCT) na gama de 3000K-4000K, semelhante ao branco quente de uma lâmpada incandescente ou halogénea.

P: O LED tem um díodo Zener. Isto significa que não preciso de um resistor em série para proteção reversa?

R: Não. O díodo Zener limita principalmente a tensão reversa para cerca de 5.2V, protegendo o LED de polarização reversa. Ainda necessita absolutamente de um resistor limitador de corrente (ou driver de corrente constante) em série ao alimentar o LED no sentido direto para controlar a corrente e prevenir fuga térmica.

11. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um sinal de saída com múltiplos LEDs.

1. Requisito:12 LEDs para iluminar a palavra "SAÍDA". Necessidade de brilho e cor consistentes em todos os LEDs. Opera a partir de uma fonte de alimentação de 12VDC em ambiente interior (Ta máx. ~40°C).

2. Seleção do LED:Escolha LEDs do mesmo Lote de Intensidade (ex: Lote R) e do mesmo Grupo de Cor (Grupo 1) para garantir uniformidade. Selecionar o mesmo Lote de Tensão Direta (ex: Lote 1) também ajudará se ligar em paralelo.

3. Design do Circuito:Ligue 3 LEDs em série com um resistor limitador de corrente, e crie 4 dessas cadeias idênticas em paralelo. Para um LED do Lote 1 (Vf típico 3.1V), três em série caem ~9.3V. Para uma alimentação de 12V e uma corrente alvo de 18mA (ligeiramente reduzida para longevidade), R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω. Calcule a potência nominal do resistor: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W, portanto um resistor padrão de 1/8W (0.125W) é suficiente.

4. Layout:Siga o desenho mecânico para o espaçamento das pastilhas da PCB. Garanta que a regra de curvatura dos terminais de 3mm é observada se os terminais precisarem de ser formados. Forneça algum espaçamento entre os LEDs para dissipação de calor.

5. Resultado:Um sinal iluminado de forma fiável com aparência uniforme, operando dentro de todos os limites especificados do LED.

12. Introdução ao Princípio Operacional

Este é um LED branco convertido por fósforo. O elemento emissor de luz principal é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que emite luz azul quando uma corrente direta é aplicada através da sua junção p-n (eletroluminescência). Esta luz azul não é emitida diretamente. Em vez disso, a taça refletora do LED é preenchida com um material de fósforo amarelo (ou amarelo-vermelho). Quando os fotões azuis do chip atingem as partículas de fósforo, são absorvidos. O fósforo reemite então luz num espectro mais amplo, principalmente nas regiões amarela e vermelha. A combinação da luz azul remanescente não absorvida e da luz amarela/vermelha recém-emitida mistura-se perceptualmente para criar luz branca. A mistura específica de fósforos determina a temperatura de cor—neste caso, um "branco quente" com mais conteúdo espectral vermelho. O díodo Zener integrado é um componente semicondutor separado ligado em paralelo mas com polaridade oposta (cátodo para ânodo) para proteger a frágil junção do LED da ruptura por tensão reversa.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O dispositivo descrito representa uma tecnologia madura e amplamente adotada. O encapsulamento de orifício passante T-1 3/4 (5mm) tem sido um padrão da indústria durante décadas para aplicações de sinalização e iluminação de baixo nível. As tendências atuais na indústria mais ampla de LEDs estão a mover-se para:

1. Maior Eficiência (lm/W):Novos designs de chips e fósforos avançados continuam a melhorar a quantidade de luz produzida por watt elétrico, reduzindo o consumo de energia.

2. Dominância de Dispositivos de Montagem em Superfície (SMD):Para a maioria dos novos designs, os encapsulamentos SMD (como 3528, 5050, ou menores) são preferidos devido ao seu tamanho menor, adequação para montagem automatizada e, frequentemente, melhor caminho térmico para a PCB.

3. Maior Qualidade e Consistência de Cor:Classificação mais apertada para cor (usando métricas como Elipses de MacAdam) e Índice de Reprodução de Cor (IRC) melhorado estão a tornar-se padrão para aplicações de iluminação.

4. Soluções Integradas:LEDs com drivers integrados (ICs de corrente constante), controladores, ou múltiplos canais de cor (RGB, RGBW) num único encapsulamento estão a crescer em popularidade para iluminação inteligente.

Apesar destas tendências, a lâmpada LED de orifício passante permanece altamente relevante para aplicações que requerem substituição simples, alta intensidade de ponto único, robustez em ambientes adversos, ou onde a montagem em PCB de orifício passante é especificada. As suas características bem definidas e longa história tornam-na uma escolha fiável e previsível para muitos designs de engenharia.