POWER LED POWER LED BRANCO 20W COM

POWER LED BRANCO 20W
20W COM
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
Iluminação
Iluminação
Iluminação
Iluminação
Iluminação
Iluminação
Iluminação
de palco;
ascendente e descendente;
de projetores;
de contorno;
de teto;
de jardim;
decorativa em geral;
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
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Características Máxi
Máximas Absolutas
Parâmetro
Valor
Corrente direta DC
1.400
Corrente pulsada – Pico (tp≤100µs, Ciclo = 1:4)
2.000
Tensão Reversa
Tensão de saída do “driver”
16
Temperatura de junção do L.E.D.
125
Temperatura de operação
-30 a +110
Temperatura de armazenagem
-40 a +120
Sensibilidade E.S.D.
2.000
Tempo de solda manual à 260ºC
5
Unid
mA
mA
V
V
ºC
ºC
ºC
V
S
Símbolo
IF
IFP
vR
VD
TJ
VB
Notas:
1)
2)
3)
4)
Uma redução de corrente elétrica apropriada deve ser observada para se manter a
temperatura de junção do dispositivo sempre abaixo do valor máximo especificado.
Não é apropriado que o LED fique sob polarização reversa.
tp= tempo da largura do pulso.
Recomendável ferro de solda com potência de pelo menos 60W (ver limite de temperatura).
Resistência Térmica característica Junção – Pad solda à TJ= 25ºC
RθJ-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
1.400mA e TJ= 25ºC
Código
Código
Fluxo/Potência
Cor
Fabrica
Produto
Mín.
Típ.
737.061
LEPW-20CW
Branca Fria
550
900
737.043
LEPW-20NW
Branca Neutra
630
780
737.044
LEPW-20WW
Branca Quente
480
620
Código
Fabrica
737.061
737.043
737.044
Tensão direta característica à 1.400mA
1.400mA e TJ= 25ºC
Código
VF
Cor
Produto
Mín.
LEPW-20CW
Branca Fria
12,0
LEPW-20NW
Branca Neutra
12,0
LEPW-20WW
Branca Quente
12,0
Máx.
15,6
15,6
15,6
Unid
lm
lm
lm
Unid
V
V
V
Testes de confiabilidade: características mecânicas
mecânicas e ambientais TJ= 25ºC
Tipos de teste
Condição de Stress
Duração
Critério Falha
Falha
Operação Temperatura
25ºC, IF=IFmáx DC(1)
1.000 h
(2)
Ambiente
Armazenagem
a Alta Temperatura
85ºC / 85% U.R.
1.000 h
(2)
e Alta Umidade
Armazenagem Alta
110ºC
1.000 h
(2)
Temperatura
Armazenagem Baixa
-40ºC
1.000 h
(2)
Temperatura
-40ºC a +125ºC
Não
Choque Térmico
500 ciclos
15 min. Permanência
Catastrófico
t< 10 seg. transição
1500G, 0,5ms pulso
Não
Choque Mecânico
5 choques por cada eixo
Catastrófico
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Tipos de teste
Resistência ao calor
De Soldagem (RCS)
Condições de Stress
Duração
260ºc ± 5ºc
10 seg.
Critério de Falha
Não
Catastrófico
Notas:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Dependente da curva de redução nas características máximas.
Critério da indicação como falha:
Dano elétrico: VF, alteração >= 10%
Degradação da intensidade luminosa: alteração >=30% durante 1.000 horas ou 500 ciclos.
Dano visível: quebra ou encapsulamento danificado, soldabilidade do terminal com molhagem < 95%
da área.
Dimensional mecânico fora das tolerâncias.
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.
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
ASSIST para confiabilidade de LED Alta Potência
Características do LED 20W para diferentes temperaturas de junção
Notas:
1)
2)
3)
4)
Ts= Temperatura do dissipador primário.
Tj= Temperatura de junção do diodo à dada temperatura Ts.
ASSIST= Alliance for solid State Illumination Systems and Tecnologies.
L70%= Vida útil para pelo menos 70% do total de peças ensaiadas.
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Padrão do Espectro de cores e irradiação – LED POWER
Emissão Branca Fria
Emissão Branca Neutra – Branca Quente
Lambertian
Temperatura de cor característica
característica à 1.400mA
1.400mA e TJ= 25ºC
Código
Código
CCT
Cor
Fabrica
Produto
Mín.
Máx.
737.061
LEPW-20CW
Branca Fria
5.000
10.000
737.043
LEPW-20NW
Branca Neutra
3.800
5.000
737.044
LEPW-20WW
Branca Quente
2.670
3.800
Unid
K
K
K
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Curva
Curva Característica da dispersão angular
Característica do ângulo de emissão, TJ= 25ºC
Lente
Irradiação
Código Produto
Ângulo 2θ
2θ (½
(½)
Unidade
130
130
130
Graus
Graus
Graus
LEPW-20CW
LEPW-20NW
LEPW-20WW
Nota: Tolerância de medição ± 10º.
Lambertian
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.
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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
recomendado
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.
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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 (TL)
Tempo na fase (tL)
Temp. de pico encapsulamento
(Tp)*
Temperatura operação
Tempo (tp)** durante, e à 5ºC
da Temp. de operação (Tc)
Média da Rampa Descida
(Tp Tsmax)
Tempo de 25ºC Temp. pico
Pb – Free
100ºC
150ºC
60 – 120 segundos
150ºC
200ºC
60 – 120 segundos
3ºC/segundo máx.
3ºC/segundo máx.
183ºC
60 – 150 segundos
217ºC
60 – 150 segundos
230ºC – 235ºC*
255ºC – 260ºC*
235ºC
260ºC
**20 segundos
**30 segundos
6ºC/segundo máx.
6ºC/segundo máx.
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.
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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
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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 8,4mm2.
A condutividade térmica da pasta é: 2,6W/mK.
A fórmula de Rth é: Espessura (µm) / Condutividade térmica (W/mK) x Área (mm2),
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 (cm2).
Se área é 30 cm2, Rth = 16,7
Se área é 60 cm2, Rth = 8,3
Se área é 90 cm2, Rth = 5,5
Rth(J-A) = 8+0,54+1,5+16,7 = 26,74 ºC/W.
Rth(J-A) = 8+0,54+1,5+8,3 = 18,34 ºC/W.
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 (VF) pela corrente
direta (IF) 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.
TJUNÇÃO = TAR + (Rth(J-A) x PDISSIPADA)
Se um LED branco em temperatura ambiente (25ºC), operado à 500mA, apresenta VF =
7,0V, a potência dissipada (PD) = 0,7 x 7 = 4,9W,
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e a temperatura de junção é:
TJUNÇÃO = 25 ºC + 26,74 x 4,9 = 156 ºC (área da superfície total = 30cm2)
TJUNÇÃO = 25 ºC + 18,34 x 4,9 = 115 ºC (área da superfície total = 60cm2)
TJUNÇÃO = 25 ºC + 15,54 x 4,9 = 101 ºC (área da superfície total = 90cm2)
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 = 100cm2). Calculo da temperatura da junção:
Assumindo uma tensão direta de VF = 7,0V, à corrente direta de 700mA, com a
potência dissipada (PD) = 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 (cm2)
Rth(B-A) = 500 / 100 = 5 ºC/W
Seguindo a fórmula TJUNÇÃO = TAR + (Rth(J-A) x PDISSIPADA)
TJUNÇÃO = 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 (TJUNÇÃO < 125ºC).
Recomendações:
- Manter a temperatura da junção do LED rigorosamente abaixo de 125ºC, ou manter a
temperatura do substrato do emissor abaixo de 55ºC.
55ºC
- Na conexão de LEDs ou seus módulos a respectivos “drivers”, certificarcertificar-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.
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