POWER LED BRANCO 20W COM DISSIPADOR Destaques: - Alta eficiência luminosa; - Alto CRI: 75±5 (STD) e 90(sob encomenda); - Operação em alta potência; - Acendimento rápido; - Longa vida útil; - Produto de acordo com a normativa ROHS. Aplicações típicas: - Iluminação de palco; - Iluminação ascendente e descendente; - Iluminação de projetores; - Iluminação de contorno; - Iluminação de teto; - Iluminação de jardim; - Iluminação decorativa em geral; - Iluminação de advertência. Os elementos da série Extra Power, são dispositivos ópticos que tem alta eficiência luminosa e podem ser aplicados em sistemas de iluminação genéricos ou especiais, tais como iluminadores na série MR16 e projetores. Além do mais seu alto índice de reprodução de cores permite aos usuários aperfeiçoar efeitos em vários campos de aplicação, tal como a iluminação arquitetônica. Dimensões Físicas
Características Máximas Absolutas Parâmetro Valor Unid Símbolo Corrente direta DC 1.400 ma I F Corrente pulsada Pico (tp 100µs, Ciclo = 1:4) 2.000 ma I FP Tensão Reversa - V v R Tensão de saída do driver 16 V V D Temperatura de junção do L.E.D. 125 ºC T J Temperatura de operação -30 a +110 ºC Temperatura de armazenagem -40 a +120 ºC Sensibilidade E.S.D. 2.000 V V B Tempo de solda manual à 260ºC 5 S Notas: 1) Uma redução de corrente elétrica apropriada deve ser observada para se manter a temperatura de junção do dispositivo sempre abaixo do valor máximo especificado. 2) Não é apropriado que o LED fique sob polarização reversa. 3) tp= tempo da largura do pulso. 4) Recomendável ferro de solda com potência de pelo menos 60W (ver limite de temperatura). Resistência Térmica característica Junção Pad solda à T J = 25ºC Rθ J-B Código do Produto Cor Típico Unidade 737.061-737.043 737.044 Branca Fria, Neutra, Quente 2 ºC/W Lambertian Lambertian Fluxo Luminoso característico à 1.400mA 0mA e T J = 25ºC Código Código Fluxo/Potência Cor Fabrica Produto Mín. Típ. Unid 737.061 LEPW-20CW Branca Fria 550 900 lm 737.043 LEPW-20NW Branca Neutra 630 780 lm 737.044 LEPW-20WW Branca Quente 480 620 lm Tensão direta característica à 1.400mA e T J = 25ºC Código Código V Cor F Fabrica Produto Mín. Máx. Unid 737.061 LEPW-20CW Branca Fria 12,0 15,6 V 737.043 LEPW-20NW Branca Neutra 12,0 15,6 V 737.044 LEPW-20WW Branca Quente 12,0 15,6 V Testes de confiabilidade: características mecânicas e ambientais T J = 25ºC Tipos de teste Condição de Stress Duração Critério Falha Operação Temperatura Ambiente 25ºC, I F =IFmáx DC(1) 1.000 h (2) Armazenagem a Alta Temperatura 85ºC / 85% U.R. 1.000 h (2) e Alta Umidade Armazenagem Alta Temperatura 110ºC 1.000 h (2) Armazenagem Baixa Temperatura -40ºC 1.000 h (2) Choque Térmico -40ºC a +125ºC Não 15 min. Permanência 500 ciclos Catastrófico t< 10 seg. transição Choque Mecânico 1500G, 0,5ms pulso 5 choques por cada eixo Não Catastrófico
Tipos de teste Resistência ao calor De Soldagem (RCS) Condições de Stress Duração 260ºc ± 5ºc 10 seg. Critério de Falha Não Catastrófico Notas: 1) Dependente da curva de redução nas características máximas. 2) Critério da indicação como falha: Dano elétrico: V F, alteração >= 10% Degradação da intensidade luminosa: alteração >=30% durante 1.000 horas ou 500 ciclos. 3) Dano visível: quebra ou encapsulamento danificado, soldabilidade do terminal com molhagem < 95% da área. 4) Dimensional mecânico fora das tolerâncias. 5) Falhas catastróficas são aquelas as quais resultam em perda ou muito baixa emissão de luz pelo dispositivo luminoso, ao nível normal de corrente elétrica (e.g. 1.400mA). Elas não devem ocorrer desde que sejam respeitadas todas as especificações dispostas nesta documentação. Considerar sempre os valores máximos absolutos como limites nas aplicações. 6) Falhas paramétricas são aquelas que alteram as características chave, acima de valores aceitáveis. No caso dos Power LEDs a mais comum é a permanente degradação luminosa durante a vida operacional. Muitos outros dispositivos luminosos chegam a uma falha catastrófica, junto ao fim de sua vida útil, fornecendo uma clara indicação de que o mesmo deve ser reposto. Por exemplo, o filamento de uma lâmpada incandescente se rompe e o bulbo para de emitir luz. Pelo contrário os LEDs de alta potência geralmente não conhecem uma falha catastrófica, mas simplesmente tornamse muito escuros para a aplicação pretendida. Outra falha paramétrica comum aos leds brancos é a ampla e permanente alteração da cor exata da luz branca irradiada, chamado ponto branco ou ponto colorido. Uma alteração de cor pode não ser detectável em um único led aceso, mas seria óbvio em uma comparação lado a lado, de múltiplos LEDs. Desde que cada instalação luminosa normalmente utiliza muitos LEDs de alta potência, a estabilidade da luz branca é um ponto de consenso entre os light designers. Tipicamente, Power LEDs brancos, criados combinando os LEDs azuis com o fósforo amarelo (às vezes vermelho), se tornarão azulados durante a vida operacional. Esta alteração pode ser acelerada através de altas temperaturas e altos níveis de corrente operacional. Por exemplo, um LED que emita luz branca fria (CCT 6500K), com falha tipo pontual, irá aparentar um ponto azulado ao invés de branco. Em alguns LEDs de alta potência, este tipo de falha pode ocorrer logo após as primeiras 1.000 horas de operação. Exatamente como as lâmpadas fluorescentes, todos os LEDs de alta potência irão conhecer alteração na cor branca durante sua vida útil. Porém esta condição é minimizada, aos olhos, com um bom projeto do sistema de encapsulamento/arrefecimento, e com sistema resina/fósforo de boa qualidade. Tal como as falhas catastróficas, as falhas paramétricas podem ser minimizadas pela simples observação e respeito aos limites impostos pela ficha de dados. Tabela ASSIST A para confiabilidade de LED Alta Potência Características do LED 20W para diferentes temperaturas de junção Notas: 1) Ts= Temperatura do dissipador primário. 2) Tj= Temperatura de junção do diodo à dada temperatura Ts. 3) ASSIST= Alliance for solid State Illumination Systems and Tecnologies. 4) L 70%= Vida útil para pelo menos 70% do total de peças ensaiadas.
Padrão do Espectro de cores e irradiação LED POWER Emissão Branca Fria Emissão Branca Neutra Branca Quente Lambertian Temperatura de cor característica tica à 1.400mA e T J = 25ºC Código Código CCT Cor Fabrica Produto Mín. Máx. Unid 737.061 LEPW-20CW Branca Fria 5.000 10.000 K 737.043 LEPW-20NW Branca Neutra 3.800 5.000 K 737.044 LEPW-20WW Branca Quente 2.670 3.800 K
Curva Característica da dispersão angular Lente Irradiação Característica do ângulo de emissão, T J = 25ºC Código Produto Ângulo 2θ 2 (½)( Unidade LEPW-20CW 130 Graus Lambertian LEPW-20NW 130 Graus LEPW-20WW 130 Graus Nota: Tolerância de medição ± 10º. Informações JEDEC A característica JEDEC indica a quantidade de tempo que um material leva até chegar a um nível de enxarcamento, quando exposto às condições ambientais indicadas. Após este período deve-se desumidificar o produto, em estufa, para melhorar as condições de seu processo de montabilidade.
Instruções para Soldagem do produto O círculo metálico central na face inferior do encapsulamento do componente disponibiliza o principal meio de transferência de calor do LED para o dissipador, no qual o componente deve ser montado. A escolha do método de soldagem/fixação irá sugerir a quantidade de solda ideal. Para melhores resultados é recomendado o uso de sistemas automáticos de deposição de solda ou impressão de pasta de solda por stencil. Melhores resultados de soldagem serão obtidos com solda na espessura de 50µm. O LED poderá ser fixado sobre a PCI simultaneamente com outros componentes SMD, e a refusão executada em um único passo. Equipamentos tipo pick-and-place são recomendados, assim como o uso de PCI do tipo substrato metálico. Processo de soldagem recomendado r Para evitar falhas mecânicas dos leds, causadas durante o processo de soldagem, um cuidadoso controle das etapas de pré-aquecimento e resfriamento é necessário. O aquecimento sofrido por um material dentro de uma estufa de infravermelho depende do coeficiente de absorção da superfície do material, e da razão entre a massa do componente pela superfície sob irradiação. A temperatura das partes em uma estufa de infravermelho, com uma mistura de irradiação e convecção, não pode ser determinada antecipadamente. A verificação deve ser feita de modo específico, para cada tipo de material, enquanto o mesmo está sendo transportado através da estufa. Parâmetros que influenciam internamente na temperatura do material, são: - Tempo e a potência da estufa; - A massa do componente; - O tamanho da placa de circuito impresso, do tipo substrato metálico (MCPCB); - O coeficiente de absorção da superfície e MCPCB; - Densidade do encapsulamento. A temperatura de pico pode variar intensamente através do MCPCB, durante o processo de irradiação por infravermelho. As variáveis que contribuem para esta larga variação de temperatura incluem o tipo de estufa e o tamanho, a massa e a localização do componente na PCI. Os perfis de processo devem ser cuidadosamente estudados e testados para determinar os pontos mais quentes e mais frios na placa, que devem estar dentro das temperaturas recomendadas. O perfil de trabalho, no sistema de montagem por refusão, deve considerar a característica do produto, o sistema de solda escolhido e o perfil de operação recomendado pelo fabricante da pasta de solda.
Perfil de trabalho recomendado para processo de soldagem por refusão O seguinte perfil de solda por refusão é disponibilizado apenas para referencia. Sugerimos que cada aplicador siga as recomendações de seus respectivos fornecedores de pastas de solda. Tabela de definições dos perfis de operação Perfil destacado Liga Estanho - Chumbo Pré-aquecimento / encharque Temperatura min (Ts min.) Temperatura max (Ts máx.) Tempo (Tsmin Tsmax) (ts) Média da rampa subida (Tsmax Tp) Temperatura fase líquida (T L ) Tempo na fase (t L ) Temp. de pico encapsulamento (Tp)* 100ºC 150ºC 60 120 segundos 3ºC/segundo máx. 183ºC 60 150 segundos Pb Free 150ºC 200ºC 60 120 segundos 3ºC/segundo máx. 217ºC 60 150 segundos 230ºC 235ºC* 255ºC 260ºC* Temperatura operação 235ºC 260ºC Tempo (tp)** durante, e à 5ºC da Temp. de operação (Tc) **20 segundos **30 segundos Média da Rampa Descida (Tp Tsmax) 6ºC/segundo máx. 6ºC/segundo máx. Tempo de 25ºC Temp. pico 6 minutos máx. 8 minutos máx. * Tolerância da temperatura de pico perfil (Tp) é definida como sendo a mínima indicada pelo fornecedor que será a máxima como usuário. ** Tolerância de tempo na temperatura de pico perfil (tp) é definida como sendo a mínima indicada pelo fornecedor que será a máxima como usuário.
Informação do gerenciamento térmico do produto Pasta térmica deve ser aplicada, uniformemente, com espessura menor 100µm quando montados sobre MCPCB ou dissipadores de calor. Resistência Térmica da aplicação Somente Ilustrativo
Cálculo da resistência térmica A resistência térmica entre dois pontos é definida como a razão entre a diferença de temperatura pela potência dissipada. Para efeito de cálculo é utilizada a unidade ºC/W. No caso dos leds, a resistência térmica entre duas importantes vias afeta a temperatura da junção. Da junção do led até o contato térmico abaixo do encapsulamento, esta resistência térmica é regida pelo desenho do produto. Refere-se como a resistência térmica entre a junção e o slug (Rth (J-S) ). Do contato térmico para as condições ambientes, esta resistência térmica é definida pela via: slug, PCI e ambiente. É definida através da resistência térmica entre slug e pci (Rth (S-B) ) e entre PCI e ambiente (Rth (B-A) ). A resistência térmica global entre a junção do LED e o ambiente (Rth (J-A) ), pode ser modelado como a soma das séries de resistências Rth (J-S), Rth (S-B), Rth (B-A). A seguir como calcular a resistência térmica Rth e cada parte do módulo LED. 1- Rth (J-S) Específico para cada tipo de dispositivo. P.Ex.: Rth (J-S) = 5ºC/W (LED 5W). 2- Rth (S-G) Se a espessura da pasta térmica é 100µm e a área é 8,4 x 8,4mm 2. A condutividade térmica da pasta é: 2,6W/mK. A fórmula de Rth é: Espessura (µm) / Condutividade térmica (W/mK) x Área (mm 2 ), Logo, Rth (S-G) = 100 / 2,6 x 8,4 x 8,4 = 0,54 ºC/W. 3- Rth (G-B) A resistência térmica do MCPCB é: 1,5ºC/W. 4- Rth (B-A) A resistência Rth entre a placa e o ar circundante é principalmente dependente da área da superfície total. Logo, Rth (B-A) = 500 / área (cm 2 ). Se área é 30 cm 2, Rth = 16,7 Rth (J-A) = 8+0,54+1,5+16,7 = 26,74 ºC/W. Se área é 60 cm 2, Rth = 8,3 Rth (J-A) = 8+0,54+1,5+8,3 = 18,34 ºC/W. Se área é 90 cm 2, Rth = 5,5 Rth (J-A) = 8+0,54+1,5+5,5 = 15,54 ºC/W. Calculo da Temperatura da Junção A potência total dissipada por um LED é o produto da tensão direta (V F ) pela corrente direta (I F ) do mesmo. A temperatura da junção do LED é a soma da temperatura ambiente e do produto da resistência térmica da junção ao ambiente, e da potência dissipada. T JUNÇÃO = T AR + (Rth (J-A) x P DISSIPADA ) Se um LED branco em temperatura ambiente (25ºC), operado à 500mA, apresenta V F = 7,0V, a potência dissipada (P D ) = 0,7 x 7 = 4,9W,
e a temperatura de junção é: T JUNÇÃO = 25 ºC + 26,74 x 4,9 = 156 ºC (área da superfície total = 30cm 2 ) T JUNÇÃO = 25 ºC + 18,34 x 4,9 = 115 ºC (área da superfície total = 60cm 2 ) T JUNÇÃO = 25 ºC + 15,54 x 4,9 = 101 ºC (área da superfície total = 90cm 2 ) Exemplo de cálculo: Temperatura da junção Um LED branco é usado sob temperatura ambiente (Tamb) de 30ºC. Este LED é soldado sobre um MCPCB (área = 100cm 2 ). Calculo da temperatura da junção: Assumindo uma tensão direta de V F = 7,0V, à corrente direta de 700mA, com a potência dissipada (P D ) = 1,0 x 0,7 x 7 = 4,9W. LED Rth (J-S) = 5ºC/W. Com uma boa construção, Rth (J-S) pode ser minimizada de 1ºC/W. Rth (G-B) de um MCPCB padrão pode ser 1,5ºC/W. A Rth entre a PCI e o meio é principalmente dependente da área total da superfície. Logo, pode ser calculada na fórmula 500 / Área (cm 2 ) Rth (B-A) = 500 / 100 = 5 ºC/W Seguindo a fórmula T JUNÇÃO = T AR + (Rth (J-A) x P DISSIPADA ) T JUNÇÃO = 30ºC + (5ºC/W + 1ºC/W + 1,5ºC/W + 5ºC/W) x 5W = 92,5 ºC. Isto significa que o LED está operando sob boas condições (T JUNÇÃO < 125ºC). Recomendações: - Manter a temperatura da junção do LED rigorosamente abaixo de 125ºC, ou manter a temperatura do substrato do emissor abaixo de 55ºC. - Na conexão de LEDs ou seus módulos a respectivos drivers, certificar-se de que a alimentação esteja desconectada. Fazer inicialmente a conexão dos LEDs, e somente depois a ligação das fontes de energia. Notas fornecimento: Em se tratando de embalagens fechadas, este produto será fornecido em bandejas plásticas.