Folha de Dados do LED Branco Série T3C 3030 - Dimensões 3.0x3.0x0.69mm - Tensão 3.2V - Potência 1.12W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A Série T3C é uma família de diodos emissores de luz (LEDs) brancos de alto desempenho e visão superior, num encapsulamento compacto de dispositivo de montagem em superfície (SMD) 3030. Concebida para aplicações de iluminação geral e arquitetónica, esta série oferece uma combinação de elevado fluxo luminoso, excelente gestão térmica e um amplo ângulo de visão. O encapsulamento foi projetado para fiabilidade e facilidade de montagem em linhas de produção automatizadas, utilizando processos padrão de soldadura por refluxo.

1.1 Vantagens Principais

• Encapsulamento Termicamente Otimizado:O projeto minimiza a resistência térmica da junção do LED até ao ponto de solda (Rth j-sp), promovendo uma dissipação de calor eficiente e suportando correntes de acionamento mais elevadas para um desempenho sustentado.
• Elevada Eficácia Luminosa:Fornece um elevado fluxo luminoso, tornando-o adequado para aplicações que requerem iluminação brilhante e eficiente.
• Construção Robusta:Capaz de suportar correntes diretas até 400mA (DC) e 600mA (pulso), oferecendo flexibilidade de projeto.
• Ângulo de Visão Ampla:Apresenta um ângulo de visão típico de 120 graus (2θ1/2), proporcionando uma distribuição de luz uniforme.
• Conformidade Ambiental:O produto foi concebido para ser isento de chumbo e mantém-se dentro das especificações compatíveis com a diretiva RoHS.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é ideal para uma variedade de soluções de iluminação, incluindo:

• Luminárias para iluminação interior
• Lâmpadas de substituição (retrofit para fontes de luz tradicionais)
• Iluminação de uso geral
• Iluminação arquitetónica e decorativa

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Eletro-Ópticas

Todas as medições são especificadas a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C e a uma corrente direta (IF) de 350mA, que é a condição de teste padrão.

• Temperatura de Cor Relacionada (CCT):Disponível em 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K.
• Índice de Reprodução de Cor (CRI - Ra):Mínimo Ra80 (típico Ra82) em todas as opções de CCT, garantindo uma boa fidelidade de cor.
• Fluxo Luminoso:Os valores típicos variam de 136 lm (2700K) a 145 lm (4000K-6500K). Os valores mínimos também são especificados por CCT.
• Tensão Direta (VF):O valor típico é de 3.2V, com um máximo de 3.4V a 350mA. A tolerância é de ±0.1V.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus típico.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação deve ser mantida dentro destes limites.

• Corrente Direta (IF):400 mA (DC)
• Corrente Direta de Pulso (IFP):600 mA (Largura de pulso ≤100μs, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (PD):1360 mW
• Tensão Reversa (VR):5 V
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +105°C
• Temperatura de Junção (Tj):120°C (máx.)

2.3 Características Térmicas

• Resistência Térmica (Rth j-sp):18 °C/W típico. Este parâmetro é crítico para o projeto de gestão térmica, indicando a eficácia com que o calor viaja da junção do semicondutor até ao ponto de solda na PCB.
• Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 1000V (Modelo do Corpo Humano), fornecendo um nível básico de proteção contra eletricidade estática induzida pela manipulação.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é classificado em bins para garantir consistência nos parâmetros-chave.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são classificados em bins de fluxo (codificados 2E, 2F, 2G, 2H) com base no fluxo medido a 350mA. Cada CCT tem intervalos de fluxo mínimo e máximo específicos para cada código de bin. Por exemplo, um LED de 4000K no bin 2G tem um fluxo luminoso entre 139 lm e 148 lm. A tolerância de medição para o fluxo luminoso é de ±7%.

3.2 Binning de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados por tensão direta a 350mA em três categorias: H3 (2.8-3.0V), J3 (3.0-3.2V) e K3 (3.2-3.4V). Isto ajuda a projetar circuitos de acionamento consistentes, especialmente para matrizes em paralelo.

3.3 Binning de Cromaticidade

As coordenadas de cor (x, y no diagrama CIE) são controladas dentro de uma elipse MacAdam de 5 passos para cada código de CCT (ex.: 27R5 para 2700K). Isto garante uma consistência de cor muito apertada, minimizando diferenças de cor visíveis entre LEDs individuais. O binning segue as diretrizes Energy Star para 2600K-7000K. As coordenadas centrais são fornecidas para temperaturas de junção de 25°C e 85°C, reconhecendo a alteração de cor que ocorre com o aquecimento.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui vários gráficos-chave que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo

Esta curva mostra que a saída luminosa aumenta com a corrente, mas acabará por saturar. É crucial para determinar a corrente de acionamento ideal para equilibrar o brilho com a eficiência/tempo de vida.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

Este gráfico descreve a relação exponencial entre tensão e corrente, fundamental para a operação do LED. É utilizado para o projeto do driver e cálculo de potência.

4.3 Temperatura Ambiente vs. Fluxo Luminoso Relativo

Esta curva demonstra o impacto negativo do aumento da temperatura ambiente (e, consequentemente, da junção) na saída de luz. Um projeto térmico eficaz é necessário para manter o desempenho.

4.4 Temperatura Ambiente vs. Tensão Direta Relativa

Mostra como a tensão direta diminui à medida que a temperatura aumenta, o que é uma característica dos díodos semicondutores. Isto pode ser usado para deteção de temperatura em alguns sistemas de controlo avançados.

4.5 Distribuição do Ângulo de Visão

Ilustra o padrão de emissão do tipo Lambertiano, confirmando o amplo ângulo de visão de 120 graus.

4.6 Espetro de Cor

Descreve a distribuição espectral de potência da luz branca, que é uma combinação de um chip LED azul e um revestimento de fósforo. A forma indica o CRI e a qualidade da cor.

5. Informação Mecânica e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED tem uma pegada compacta de 3.0mm x 3.0mm com uma altura típica de 0.69mm. O desenho fornece dimensões detalhadas para a lente, o corpo e as pastilhas de solda. As tolerâncias-chave são de ±0.2mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Disposição das Pastilhas e Polaridade

O diagrama de vista inferior mostra claramente as pastilhas de solda do ânodo e do cátodo. O cátodo é tipicamente identificado por uma marcação ou por um canto chanfrado no encapsulamento. A polaridade correta é essencial para a operação.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

É fornecido um perfil de refluxo detalhado para garantir uma soldadura fiável sem danificar o LED.

• Temperatura Máxima do Corpo do Encapsulamento (Tp):Máximo 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus (TL=217°C):60 a 150 segundos.
• Tempo dentro de 5°C da Temperatura de Pico:Máximo 30 segundos.
• Taxa de Aquecimento:Máximo 3°C/segundo.
• Taxa de Arrefecimento:Máximo 6°C/segundo.
• Pré-aquecimento:150°C a 200°C durante 60-120 segundos.

Aderir a este perfil é crítico para manter a integridade da junta de solda e prevenir tensões térmicas no encapsulamento do LED e na ligação interna do chip.

6.2 Armazenamento e Manipulação

O intervalo de temperatura de armazenamento é de -40°C a +85°C. Os dispositivos devem ser mantidos em embalagem sensível à humidade até à utilização e manipulados com precauções contra ESD.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificações da Fita e da Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada pick-and-place. A quantidade máxima por bobina é de 5000 peças. São fornecidas as dimensões da embalagem da fita para facilitar a configuração do alimentador.

7.2 Sistema de Numeração de Peças

O número de peça T3C**811A-***** é decodificado da seguinte forma: 'T3C' indica o tipo de encapsulamento 3030. Os caracteres subsequentes especificam a CCT (ex.: 27 para 2700K), a Reprodução de Cor (8 para Ra80), o número de chips em série e paralelo (1 e 1, respetivamente), um código de componente e um código de cor (ex.: R para binning ANSI a 85°C). Este sistema permite uma seleção precisa das características de desempenho desejadas.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Gestão Térmica

Dada a dissipação de potência (até 1.12W a 350mA, 3.2V) e a resistência térmica, uma PCB de núcleo metálico (MCPCB) devidamente projetada ou outro método de dissipação de calor é obrigatório. O objetivo é manter a temperatura de junção o mais baixa possível para maximizar a saída luminosa, a longevidade e a estabilidade da cor. A Rth j-sp de 18°C/W é o ponto de partida para calcular a resistência térmica do sistema necessária.

8.2 Acionamento Elétrico

É fortemente recomendado um driver de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para garantir uma saída de luz estável e prevenir a fuga térmica. O driver deve ser projetado para operar dentro dos Valores Máximos Absolutos, considerando tanto o bin de tensão direta como o coeficiente de temperatura negativo do VF.

8.3 Projeto Óptico

O amplo ângulo de visão de 120 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla sem ótica secundária. Para feixes focados, devem ser selecionadas lentes ou refletores apropriados, considerando o padrão de emissão do LED e o seu tamanho físico.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Dados Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre os valores de fluxo luminoso 'Típ' e 'Mín'?

O valor 'Típ' (Típico) representa o desempenho médio ou esperado em condições de teste padrão. O valor 'Mín' (Mínimo) é o limite inferior garantido para o produto. Os projetistas devem usar o valor 'Mín' para cálculos conservadores de lúmens do sistema, garantindo que o produto final atinge os seus objetivos de brilho.

9.2 Posso acionar este LED continuamente a 400mA?

Embora o Valor Máximo Absoluto para corrente direta contínua seja 400mA, operar neste limite gerará mais calor (Potência = IF * VF) e provavelmente reduzirá o tempo de vida e a eficiência. A condição de teste padrão e a maioria dos dados de desempenho são fornecidos a 350mA, que é considerado um ponto de operação mais otimizado para equilibrar a saída e a fiabilidade. Acionar a 400mA requer uma gestão térmica excecional.

9.3 Como é que o binning de elipse MacAdam de 5 passos beneficia a minha aplicação?

Este binning apertado garante que LEDs do mesmo código de CCT (ex.: 40R5) parecerão virtualmente idênticos em cor ao olho humano quando colocados lado a lado. Isto é crítico em luminárias multi-LED (como luzes de painel ou downlights) para evitar variações de cor desagradáveis, frequentemente percecionadas como um defeito de qualidade.

10. Estudo de Caso de Projeto

Cenário:Projetar um módulo de substituição de downlight LED de 1200 lm.

Processo de Projeto:

1. Seleção do LED:Utilizando o LED 4000K, Ra80, fluxo bin 2G (139-148 lm típ.). Usando o valor mínimo de 139 lm para um projeto conservador.
2. Cálculo da Quantidade:Lúmens alvo / Fluxo mínimo por LED = 1200 / 139 ≈ 8.6 LEDs. Arredondar para 9 LEDs.
3. Projeto Elétrico:Planejar uma matriz série-paralelo (ex.: 3 strings de 3 LEDs em série) para ser acionada por um driver de corrente constante. A corrente do driver é definida para 350mA por string. A tensão direta por string (3 LEDs * ~3.2V) ≈ 9.6V. O driver deve fornecer 350mA a uma tensão de conformidade que cubra o intervalo do bin VF (ex.: até 3*3.4V=10.2V).
4. Projeto Térmico:Potência total ≈ 9 LEDs * 3.2V * 0.35A = 10.1W. Usando a Rth j-sp de 18°C/W e visando uma Tj máxima de 105°C num ambiente a 55°C (ΔT=50°C), a resistência térmica do sistema necessária da junção ao ambiente é ΔT / Potência = 50°C / 10.1W ≈ 4.95°C/W. Como a Rth j-sp interna do LED já é de 18°C/W, é necessário um dissipador de calor externo com uma resistência térmica muito baixa, destacando a necessidade de um MCPCB e um design da carcaça eficazes.
5. Óptica/Mecânica:O amplo ângulo de visão dos LEDs permite uma boa dispersão da luz dentro do refletor ou difusor do downlight.

11. Princípios Técnicos

Este LED é baseado na tecnologia de semicondutores, onde a corrente elétrica que flui através de um chip (tipicamente InGaN) causa a recombinação de eletrões-lacunas, emitindo fotões no espetro azul. Uma camada de material de fósforo, depositada sobre o chip, absorve uma parte desta luz azul e reemite-a como luz amarela. A combinação da luz azul restante e da luz amarela convertida resulta na perceção de luz branca. A mistura exata de azul e amarelo (e por vezes fósforo vermelho para CRI mais elevado) determina a Temperatura de Cor Relacionada (CCT). A eficiência deste processo de conversão, juntamente com a eficiência elétrica do chip, determina a eficácia luminosa geral (lúmens por watt). O encapsulamento é projetado para proteger o chip, fornecer ligações elétricas e gerir o calor gerado, uma vez que o excesso de calor degrada tanto o chip como o fósforo, reduzindo a saída de luz e alterando a cor.

12. Tendências da Indústria

A indústria de LED continua focada em aumentar a eficácia luminosa (lm/W) e melhorar a qualidade da cor (CRI mais elevado com melhor reprodução espectral, especialmente R9 para vermelhos). Existe uma forte tendência para a padronização de encapsulamentos (como o 3030) para simplificar cadeias de fornecimento e o projeto de luminárias. Outra tendência significativa é a integração de mais inteligência, caminhando para sistemas conectados e de branco ajustável (controlo de CCT e intensidade). Além disso, a fiabilidade e o tempo de vida em operação a alta temperatura estão constantemente a ser melhorados através de avanços na tecnologia de chips, estabilidade do fósforo e materiais de encapsulamento. A procura por sustentabilidade também impulsiona uma maior eficiência e ciclos de vida do produto mais longos.