Ficha Técnica do LED Branco SMD 3030 - Dimensões 3.0x3.0x0.66mm - Tensão 5.9V - Potência 0.71W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um LED branco de alto desempenho, com emissão frontal, em um compacto encapsulamento SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) 3030. Projetado para aplicações de iluminação geral, este componente oferece uma combinação de alta saída luminosa, robusta gestão térmica e operação confiável em condições exigentes. Seus principais mercados-alvo incluem soluções de iluminação retrofit, iluminação geral e retroiluminação para sinalização interna e externa.

As vantagens centrais desta série de LED derivam do seu design de encapsulamento termicamente aprimorado, que facilita a dissipação eficiente de calor da junção semicondutora. Este design é crítico para manter o desempenho e a longevidade, especialmente quando operando em altas correntes de acionamento. O encapsulamento oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus, garantindo distribuição uniforme da luz. Além disso, está em conformidade com as diretivas RoHS e é adequado para processos de soldagem por refluxo sem chumbo, alinhando-se com os padrões modernos de fabricação e ambientais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho deste LED é caracterizado sob condições de teste específicas, tipicamente a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C e uma corrente direta (IF) de 120mA. É crucial entender que o desempenho no mundo real variará com a temperatura de operação e a corrente de acionamento.

2.1 Características Eletro-Ópticas

A saída de fluxo luminoso está diretamente correlacionada com a Temperatura de Cor Correlata (CCT) e o Índice de Reprodução de Cor (Ra). Para uma condição de teste padrão de IF=120mA, o fluxo luminoso típico varia de aproximadamente 94 lúmens para um LED 2700K, Ra90, a 129 lúmens para LEDs brancos mais frios (4000K-6500K) com Ra70. A tensão direta (VF) tipicamente mede 5.9V a 120mA, com uma tolerância especificada de ±0.2V. O ângulo de visão (2θ1/2), definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, é de 120 graus.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Características Elétricas

Para garantir a confiabilidade do dispositivo, a operação nunca deve exceder os Valores Máximos Absolutos. A máxima corrente direta contínua (IF) é de 200mA, sendo permitida uma corrente direta pulsada (IFP) de 300mA sob condições específicas (largura de pulso ≤100μs, ciclo de trabalho ≤10%). A máxima dissipação de potência (PD) é de 1280 mW. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa (VR) de até 5V. A faixa de temperatura de operação (Topr) é de -40°C a +105°C, e a temperatura máxima permitida na junção (Tj) é de 120°C.

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica é primordial para o desempenho e vida útil do LED. O parâmetro-chave aqui é a resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth j-sp), especificada como 13°C/W. Este valor indica a eficácia com que o calor gerado no chip do LED é transferido para a placa de circuito impresso (PCB). Uma resistência térmica mais baixa é sempre desejável. A ficha técnica fornece curvas de derating que mostram como a corrente direta máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta, para evitar que a temperatura da junção exceda seu limite.

3. Explicação do Sistema de Binning

Devido a variações de fabricação, os LEDs são classificados em bins de desempenho para garantir consistência na aplicação. Este produto utiliza um sistema de binning multidimensional.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados com base no seu fluxo luminoso medido a 120mA. O código do bin (ex.: 5G, 5H, 5J) define uma faixa específica de lúmens. Por exemplo, para um LED 4000K com Ra80, o código de bin 5H corresponde a uma faixa de fluxo de 115-120 lúmens, enquanto 5J corresponde a 120-125 lúmens. Os bins disponíveis variam com as combinações de CCT e CRI.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é classificada em bins para auxiliar no projeto do circuito, particularmente para acionar múltiplos LEDs em série. Os bins são rotulados como Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V) e C4 (6.2-6.4V). Selecionar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a alcançar uma distribuição de corrente mais uniforme em strings paralelas.

3.3 Binning de Cromaticidade (Cor)

As coordenadas de cromaticidade (x, y no diagrama CIE) são controladas dentro de uma elipse MacAdam de 5 passos para cada CCT nominal (2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K). Uma elipse de 5 passos garante que as diferenças de cor entre LEDs dentro do mesmo bin sejam quase imperceptíveis ao olho humano sob condições padrão de visualização. A ficha técnica fornece as coordenadas centrais e os parâmetros da elipse para cada faixa de CCT nas temperaturas de junção de 25°C e 85°C, reconhecendo a mudança de cor que ocorre com a temperatura.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui vários gráficos essenciais para engenheiros de projeto.

4.1 Distribuição Espectral de Potência

São fornecidos gráficos para espectros com Ra≥70, Ra≥80 e Ra≥90. Espectros com CRI mais alto mostram um espectro mais preenchido, particularmente na região do vermelho, levando a uma reprodução de cor mais precisa dos objetos iluminados.

4.2 Corrente Direta vs. Intensidade Luminosa Relativa & Tensão

A curva de Intensidade Luminosa Relativa mostra uma relação quase linear com a corrente na faixa inferior, tipicamente saturando em correntes mais altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. A curva de Tensão Direta mostra a característica subida exponencial com a corrente, crucial para projetar drivers de corrente constante.

4.3 Curvas de Derating Térmico

A curva "Temperatura Ambiente vs. Fluxo Luminoso Relativo" demonstra a redução na saída de luz à medida que a temperatura de operação do LED aumenta. A curva "Temperatura Ambiente vs. Tensão Direta Relativa" mostra a diminuição de VF com o aumento da temperatura, um coeficiente de temperatura negativo típico dos semicondutores. O gráfico "Corrente Direta Máxima vs. Temperatura Ambiente" é uma curva de derating, definindo a maior corrente de operação segura em qualquer temperatura ambiente dada para manter Tj abaixo de 120°C.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED é alojado em um encapsulamento 3030, o que significa que sua pegada é de aproximadamente 3.0mm x 3.0mm. A altura total é de 0.66mm. Desenhos mecânicos detalhados mostram vistas superior, inferior e lateral com dimensões críticas, incluindo a curvatura da lente e o layout dos terminais de solda. Todas as tolerâncias não especificadas são de ±0.2mm.

5.2 Design dos Terminais e Identificação de Polaridade

A vista inferior mostra claramente os dois terminais de solda do ânodo e os dois do cátodo. A polaridade é marcada no próprio encapsulamento, com um marcador distinto denotando o lado do cátodo. Isto é crítico para a orientação correta durante a montagem. O padrão dos terminais é projetado para facilitar a formação de uma boa junta de solda e estabilidade mecânica durante o refluxo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O componente é classificado para soldagem por refluxo sem chumbo. O perfil máximo de temperatura de soldagem é especificado: a temperatura do corpo do encapsulamento não deve exceder 230°C ou 260°C por mais de 10 segundos, dependendo do perfil específico utilizado. Os perfis padrão IPC/JEDEC J-STD-020 para processamento sem chumbo são aplicáveis. Recomenda-se seguir o perfil sugerido pelo fabricante para evitar choque térmico, defeitos na junta de solda ou danos aos materiais internos do LED. Os dispositivos devem ser armazenados em um ambiente seco e controlado antes do uso.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é bem adequado para:
- Lâmpadas Retrofit:Substituição direta para lâmpadas tradicionais incandescentes, halógenas ou fluorescentes compactas em spots, trilhos e lâmpadas.
- Iluminação Geral:Módulos lineares, luminárias de painel e refletores de alta potência onde é necessária alta saída de fluxo.
- Sinalização e Iluminação Arquitetônica:Retroiluminação para placas internas/externas, letreiros canelados e iluminação decorativa de destaque, devido ao seu amplo ângulo de visão e brilho.

7.2 Considerações de Projeto

1. Gestão Térmica:A baixa Rth j-sp só é eficaz se a PCB tiver um caminho de baixa resistência térmica para um dissipador de calor. Utilize PCBs de núcleo metálico (MCPCBs) ou outros substratos termicamente aprimorados.
2. Corrente de Acionamento:Embora capaz de 200mA, operar na ou abaixo da corrente de teste de 120mA frequentemente oferece um melhor equilíbrio entre eficiência, vida útil e carga térmica.
3. Óptica:O ângulo de visão de 120 graus pode exigir ópticas secundárias (lentes, refletores) para aplicações que necessitam de um feixe mais estreito.
4. Projeto Elétrico:Utilize um driver de corrente constante compatível com o bin de tensão direta e a corrente de operação desejada. Considere o coeficiente de temperatura negativo da VF ao projetar circuitos de realimentação.

8. Perguntas Frequentes Baseadas nos Parâmetros Técnicos

P: Qual é o consumo real de energia no ponto de operação típico?
R: Com IF=120mA e VF=5.9V, a potência elétrica de entrada é de aproximadamente 0.71 Watts (120mA * 5.9V = 0.708W).

P: Como o índice de reprodução de cor (CRI) afeta a saída de luz?
R: Como mostrado na tabela eletro-óptica, para a mesma CCT, LEDs com CRI mais alto (Ra90) têm fluxo luminoso típico menor em comparação com aqueles com CRI padrão (Ra70). Esta é uma compensação fundamental em LEDs brancos convertidos por fósforo.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?
R: É fortemente desencorajado. A relação exponencial I-V dos LEDs significa que pequenas mudanças na tensão causam grandes mudanças na corrente, levando à fuga térmica e falha. Utilize sempre um driver de corrente constante.

P: O que significa a elipse MacAdam de 5 passos para minha aplicação?
R: Ela garante uma consistência de cor muito rigorosa. LEDs do mesmo bin de CCT parecerão virtualmente idênticos em cor para a maioria dos observadores, o que é crítico em luminárias com múltiplos LEDs para evitar variação de cor visível (mistura de cores).

9. Princípio de Funcionamento

Este é um LED branco convertido por fósforo. O chip semicondutor central emite luz azul quando a corrente elétrica passa por ele (eletroluminescência). Esta luz azul atinge uma camada de material fosforescente depositada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve uma porção dos fótons azuis e re-emite luz em comprimentos de onda mais longos (amarelo, e frequentemente vermelho para tipos de alto CRI). A combinação da luz azul remanescente e da emissão de espectro amplo do fósforo resulta na percepção de luz branca. A mistura específica de fósforos determina a CCT e o CRI da saída final.

10. Tendências da Indústria

O formato de encapsulamento 3030 representa um equilíbrio entre alta capacidade de manuseio de potência e uma pegada compacta, tornando-o uma escolha popular no segmento de LEDs de média potência. As tendências da indústria continuam focadas em aumentar a eficácia luminosa (lúmens por watt), melhorar a consistência e reprodução de cor e aumentar a confiabilidade em temperaturas de operação mais altas. Há também um impulso em direção a processos e materiais de fabricação mais sustentáveis. A integração de fósforos avançados para melhor qualidade espectral e a otimização da geometria do encapsulamento para desempenho térmico superior são áreas de desenvolvimento contínuo em encapsulamentos desta classe.