Hoja de Datos del LED CHIN Serie ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - LED Blanco de Alta Potencia - 200lm @ 1000mA - 6000K CCT - Paquete 2.04x1.64mm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED CHIN Serie ELCH06-BJ4J6Z10-N0 es un diodo emisor de luz blanco de alta potencia y montaje superficial, diseñado para aplicaciones que requieren una salida y eficiencia luminosa elevadas. Utiliza tecnología semiconductor de InGaN para producir luz blanca. El dispositivo se caracteriza por su paquete compacto, alto flujo luminoso y rendimiento robusto en operación pulsada, lo que lo hace idóneo para tareas exigentes de iluminación.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este LED incluyen un flujo luminoso típico alto de 200 lúmenes con una corriente de accionamiento de 1000mA, lo que resulta en una eficiencia óptica de aproximadamente 54 lúmenes por vatio. Cuenta con protección ESD integrada de hasta 8kV, mejorando su fiabilidad durante el manejo. Con un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) Clase 1, ofrece una buena vida útil en almacén y es apto para procesos estándar de montaje SMT. El dispositivo cumple con RoHS y no contiene plomo. Sus mercados objetivo clave son el flash de cámaras de dispositivos móviles (luz estroboscópica), linternas para video digital, iluminación general interior y decorativa, retroiluminación TFT, y diversas aplicaciones de iluminación interior y exterior automotriz.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones técnicas clave del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Los límites operativos del dispositivo son críticos para un diseño fiable. La corriente directa continua máxima (IF) es de 350 mA. Sin embargo, puede soportar una corriente de pulso pico (IPulse) de 1500 mA bajo condiciones específicas: un ancho de pulso de 400ms seguido de un tiempo apagado de 3600ms, o con una duración máxima de 50ms y un ciclo de trabajo no superior al 10%. La temperatura máxima de unión (TJ) es de 125°C, con una resistencia térmica de unión a cápsula (Rs) de 10 °C/W. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C. Es crucial señalar que el LED no está diseñado para operación en polarización inversa. Exceder estos valores, especialmente de forma simultánea o prolongada, puede causar daños permanentes o problemas de fiabilidad.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura de pad de soldadura de 25°C bajo condiciones pulsadas (pulso de 50ms), se definen los parámetros clave de rendimiento. El flujo luminoso (Фv) tiene un valor típico de 200 lm, con un mínimo de 160 lm y un máximo de 250 lm a 1000mA, sujeto a una tolerancia de medición de ±10%. El voltaje directo (VF) a 1000mA oscila entre un mínimo de 2.95V y un máximo de 4.45V, con una tolerancia de medición de ±0.1V. Se especifica un parámetro especial de baja corriente y bajo voltaje: a 10 µA, el VF es típicamente de 2.0V. La temperatura de color correlacionada (CCT) es típicamente de 6000K, con un rango de 4500K a 7000K.

3. Explicación del Sistema de Binning

El dispositivo se suministra dentro de bins de rendimiento específicos para garantizar la consistencia en la aplicación.

3.1 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en cinco bins, cada uno cubriendo un rango de 0.3V, medido a IF=1000mA. Los códigos de bin y sus rangos de voltaje correspondientes son: 2932 (2.95V - 3.25V), 3235 (3.25V - 3.55V), 3538 (3.55V - 3.85V), 3841 (3.85V - 4.15V) y 4144 (4.15V - 4.45V).

3.2 Binning de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica en tres categorías a IF=1000mA: J4 (160 lm - 180 lm), J5 (180 lm - 200 lm) y J6 (200 lm - 250 lm). El número de parte ELCH06-BJ4J6Z10-N0 indica un bin de flujo J6.

3.3 Binning de Color Blanco

El punto de color blanco se define dentro de coordenadas de cromaticidad específicas en el diagrama CIE 1931, agrupadas en tres bins de temperatura de color correlacionada (CCT): Bin (1) para 4550K (rango 4500K-5000K), Bin (2) para 5057K (rango 5000K-5700K) y Bin (3) para 5770K (rango 5700K-7000K). La tolerancia de medición de coordenadas de color es de ±0.01. El número de parte sugiere que el dispositivo se encuentra dentro de una estructura de bin blanco específica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de operación.

4.1 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La curva de distribución espectral relativa muestra un espectro de emisión amplio típico de los LED blancos convertidos por fósforo, con un pico en la región azul (del chip de InGaN) y una emisión amplia de fósforo amarillo. El patrón de radiación típico es Lambertiano, lo que significa que la intensidad luminosa es proporcional al coseno del ángulo de visión, resultando en un haz amplio y uniforme. El ángulo de visión (2θ1/2) es de 120 grados con una tolerancia de ±5 grados.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente y Flujo Luminoso vs. Corriente

El voltaje directo aumenta con la corriente, lo cual es característico del comportamiento de un diodo. Los diseñadores deben tenerlo en cuenta para garantizar un diseño adecuado del driver y la gestión térmica. La salida de flujo luminoso aumenta de forma sub-lineal con la corriente directa. Aunque operar a corrientes más altas produce más luz, también genera más calor, lo que puede reducir la eficiencia y la longevidad. La curva muestra la escala de flujo luminoso relativo con la corriente hasta 1500mA.

4.3 Temperatura de Color vs. Corriente y Derating de Corriente

La temperatura de color correlacionada (CCT) puede desplazarse ligeramente con la corriente de accionamiento, típicamente aumentando a medida que la corriente sube. Esta es una consideración importante para aplicaciones críticas en color. La curva de derating de corriente directa es crucial para el diseño térmico. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura. Para mantener la temperatura de unión por debajo de su máximo de 125°C, la corriente de accionamiento debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente o de la placa. Por ejemplo, a una temperatura de pad de soldadura de 100°C, la corriente continua máxima permitida es significativamente menor que a 25°C.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está encapsulado en un paquete compacto de montaje superficial. Las dimensiones clave del dibujo en vista superior incluyen un tamaño total del paquete de aproximadamente 2.04 mm de largo y 1.64 mm de ancho. El centro óptico se ubica en relación con los bordes del paquete. Se indica la posición del chip, junto con los pads separados de ánodo y cátodo para la conexión eléctrica. Todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Diseño de Pads e Identificación de Polaridad

El paquete presenta dos pads de soldadura claramente definidos. Los pads de ánodo y cátodo están claramente separados. La identificación correcta de la polaridad es esencial durante el montaje para evitar una conexión inversa, ya que el dispositivo no está diseñado para polarización inversa. El dibujo dimensional proporciona la geometría y espaciado exactos de los pads, lo cual es crítico para el diseño del patrón de pistas en el PCB y garantizar una buena formación de la soldadura y estabilidad mecánica.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo con una temperatura máxima de soldadura (TSol) de 260°C. Está cualificado para un máximo de dos ciclos de reflujo permitidos, lo cual es estándar para la mayoría de componentes SMT. El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) es Clase 1, lo que significa que el dispositivo puede almacenarse indefinidamente en condiciones ≤30°C / 85% HR sin requerir horneado antes del reflujo. Esto simplifica la logística y el manejo en comparación con componentes de MSL más alto. Al operar el LED, se recomienda evitar exceder la temperatura máxima de operación durante más de una hora de forma continua para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Flash de Cámara de Teléfono Móvil:La capacidad de corriente pulsada alta (1500mA) y el alto flujo luminoso lo hacen ideal para aplicaciones de flash/estroboscópico en cámaras de dispositivos móviles. El diseño debe centrarse en gestionar la alta disipación de potencia instantánea.
• Linterna para Videocámara (DV):Apto para aplicaciones de linterna de brillo constante o variable en equipos de video digital, requiriendo color y salida estables.
• Iluminación General:Puede usarse en arreglos para iluminación interior, iluminación decorativa o iluminación de acento arquitectónico. La gestión térmica en el PCB (MCPCB - PCB de Núcleo Metálico) es primordial para diseños en arreglo.
• Retroiluminación TFT:Su alto brillo y pequeño tamaño permiten su uso en unidades de retroiluminación directa o de borde, potencialmente con guías de luz.
• Iluminación Automotriz:Para luces de lectura interiores, luces de puerta o luces auxiliares exteriores, considerando el amplio rango de temperatura de operación.

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Gestión Térmica:Este es el factor más importante. La hoja de datos señala que para operación a 1500mA, todas las pruebas de fiabilidad se realizaron bajo "buena gestión térmica" usando un MCPCB de 1.0x1.0 cm². Los diseñadores deben proporcionar una ruta térmica adecuada desde los pads de soldadura a un disipador de calor. La resistencia térmica de unión a cápsula de 10 °C/W indica que el calor debe conducirse eficazmente fuera del paquete.
• Accionamiento de Corriente:Utilice un driver de corriente constante, no una fuente de voltaje constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. Observe cuidadosamente las especificaciones máximas absolutas tanto para corrientes continuas como pulsadas.
• Diseño Óptico:El patrón de radiación Lambertiano proporciona un haz amplio. Para aplicaciones enfocadas, se requerirán ópticas secundarias (lentes, reflectores). La ubicación del centro óptico se proporciona en el dibujo mecánico para el alineamiento óptico.
• Protección ESD:Aunque el dispositivo tiene protección ESD de 8kV, aún se recomiendan las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque una comparación directa requiere datos específicos de la competencia, las características diferenciadoras clave de este LED pueden inferirse de sus especificaciones. La combinación de un flujo luminoso relativamente alto (200 lm) en un paquete compacto de 2.04x1.64mm es una ventaja significativa para aplicaciones con espacio limitado como los teléfonos móviles. La protección ESD especificada de 8kV es una característica robusta que puede superar la oferta de algunos competidores, mejorando el rendimiento del montaje y la fiabilidad en campo. La estructura detallada de binning para flujo, voltaje y color proporciona a los diseñadores un rendimiento predecible, lo cual es crítico para la producción en masa donde la consistencia es clave. La capacidad para manejar corrientes de pulso altas (1500mA) lo adapta específicamente para aplicaciones de flash de cámara, un segmento con requisitos estrictos.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED continuamente a 1000mA?

R: La hoja de datos especifica las características electro-ópticas a 1000mA bajo una condición de pulso de 50ms. La corriente continua máxima nominal es de 350 mA. Por lo tanto, la operación continua a 1000mA excede la especificación máxima absoluta y no se recomienda, ya que probablemente sobrecalentaría y dañaría el LED. Para operación continua de alto brillo, la corriente debe reducirse según la curva de derating térmico basada en la temperatura real del pad de soldadura.

P: ¿Qué significa el parámetro "Baja corriente, bajo VF@10 µA"?

R: Este parámetro indica el voltaje directo típico cuando se aplica una corriente muy pequeña (10 microamperios). Es útil para diseñadores de circuitos que podrían usar una pequeña corriente para detectar la presencia del LED o para escenarios de indicador en espera de muy baja potencia. Es significativamente menor que el VF a corrientes de operación.

P: ¿Cómo interpreto el número de parte ELCH06-BJ4J6Z10-N0?

R: Aunque la convención de nomenclatura completa no se detalla explícitamente, basándose en las tablas de binning, "J6" probablemente se refiere al bin de flujo luminoso (200-250 lm), y otros segmentos pueden codificar el bin de temperatura de color, el bin de voltaje directo y otras variantes del producto. El prefijo "CHIN Series" e "ELCH06" identifica la familia del producto.

P: ¿Por qué la prueba de fiabilidad se basa en 1000 horas con menos del 30% de degradación IV?

R: Este es un estándar de referencia de fiabilidad de la industria para LEDs. Indica que después de 1000 horas de operación bajo condiciones de prueba especificadas, se garantiza que la degradación del flujo luminoso será menor al 30%. Este parámetro ayuda a estimar el mantenimiento de lúmenes y la vida útil del producto en uso real.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Módulo de Flash para Cámara de Teléfono Móvil

Un diseñador tiene la tarea de integrar un flash de alta potencia en un smartphone. Selecciona el ELCH06-BJ4J6Z10-N0 por su alta salida pulsada y pequeño tamaño. El proceso de diseño implica:

1. Diseño del PCB:Crear un patrón térmico de pistas en el PCB que coincida con los pads de soldadura del LED, usando vías térmicas grandes para conectarse a una capa interna de cobre o a un sustrato metálico dedicado para dispersar el calor.

2. Circuito Driver:Implementar un circuito driver basado en conmutación o capacitores capaz de entregar el pulso requerido de 1500mA durante 400ms, con lógica de control apropiada desde el procesador de la cámara del teléfono.

3. Elemento Óptico:Diseñar o seleccionar una lente de plástico o difusor colocado sobre el LED para ampliar o dar forma al patrón del haz e iluminar adecuadamente el campo de visión de la cámara, asegurando que el centro óptico del LED se alinee con la lente.

4. Simulación Térmica:Ejecutar simulaciones térmicas para asegurar que la carcasa del teléfono y los componentes internos no se sobrecalienten durante el uso repetido del flash, implementando potencialmente límites de software en la duración o frecuencia del flash.

5. Pruebas:Verificar la salida de luz, la consistencia del color y la fiabilidad en condiciones de cámara de alta temperatura para simular el uso en el mundo real.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El ELCH06-BJ4J6Z10-N0 es un LED blanco convertido por fósforo. Su núcleo es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que emite luz en el espectro azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de él (electroluminiscencia). Esta luz azul no se usa directamente. En su lugar, incide sobre una capa de material fosforescente (típicamente Granate de Itrio y Aluminio dopado con Cerio, o YAG:Ce) que se deposita sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz a longitudes de onda más largas, principalmente en la región amarilla. La combinación de la luz azul restante no absorbida y la luz amarilla emitida se mezcla para producir la percepción de luz blanca. El tono exacto de blanco (temperatura de color correlacionada) está determinado por la proporción de luz azul a amarilla, la cual se controla mediante la composición y el espesor del fósforo. Esta tecnología permite la generación eficiente de luz blanca de alta calidad a partir de un dispositivo de estado sólido.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Este dispositivo existe dentro de la tendencia más amplia de la iluminación de estado sólido (SSL) reemplazando a las fuentes de luz tradicionales. Las tendencias clave relevantes incluyen:

Aumento de la Eficiencia (lm/W):Mientras que este LED ofrece 54 lm/W, la industria continúa impulsando mayores eficacias, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.

Calidad y Consistencia del Color:Hay un creciente énfasis en un Índice de Reproducción Cromática (CRI) alto y un binning de color más estricto para aplicaciones donde la reproducción precisa del color es vital, como iluminación minorista o fotografía.

Miniaturización y Alta Densidad de Flujo:El impulso para empaquetar más luz en paquetes más pequeños, como se ve con este LED, continúa para aplicaciones como dispositivos móviles, faros automotrices y pantallas ultra delgadas.

Fiabilidad y Vida Útil:Las mejoras en materiales, encapsulado y gestión térmica están extendiendo constantemente la vida útil de los LED y el mantenimiento de lúmenes, haciéndolos aptos para aplicaciones más críticas y de larga vida.

Iluminación Inteligente y Conectada:Los LED son la tecnología habilitadora para sistemas de iluminación controlables digitalmente. Si bien este es un dispositivo a nivel de componente, forma la base para sistemas que pueden ajustar el brillo y el color dinámicamente.