Ficha Técnica LED ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S - Pacote 7.0x?x?mm - Tensão 2.95-3.95V - Potência 3.85W - Branco Frio 4000-5000K - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S é um LED de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho, projetado para aplicações que exigem alta saída luminosa em um fator de forma compacto. Este dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir luz branca fria com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) na faixa de 4000K a 5000K. Sua filosofia de projeto central é alcançar alta eficiência óptica dentro de um pacote pequeno, tornando-o adequado para soluções de iluminação exigentes e com espaço limitado.

As principais vantagens deste LED incluem um fluxo luminoso típico de 220 lúmens a uma corrente direta de 1000mA, resultando em uma eficiência óptica de aproximadamente 60,27 lúmens por watt. Ele incorpora proteção ESD robusta, compatível com o padrão JEDEC JS-001-2017 (Modelo de Corpo Humano) para até 8kV, aumentando sua confiabilidade no manuseio e montagem. O dispositivo está em total conformidade com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogênios, atendendo aos padrões ambientais e de segurança modernos.

O mercado-alvo para este componente é amplo, abrangendo eletrônicos de consumo, iluminação profissional e aplicações automotivas. Seu alto brilho e perfil de eficiência tornam-no particularmente adequado para funções onde tanto o desempenho quanto a miniaturização são críticos.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Limites Absolutos Máximos

Os limites absolutos máximos definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estes não são condições de operação.

• Corrente Direta Contínua (Modo Tocha): 350 mA. Esta é a corrente contínua máxima recomendada para operação prolongada.
• Corrente de Pico Pulsada: 1000 mA. Esta especificação aplica-se sob condições pulsadas específicas (400ms ligado, 3600ms desligado, por 30000 ciclos), típicas para aplicações de flash de câmera.
• Resistência a ESD (HBM): 8000 V. Este alto nível de proteção protege o LED contra descarga eletrostática durante a fabricação e o manuseio.
• Tensão Reversa: Nota 1. A ficha técnica afirma explicitamente que estes LEDs não são projetados para operação em polarização reversa. A aplicação de uma tensão reversa pode causar falha imediata.
• Temperatura de Junção (Tj): 125 °C. A temperatura máxima permitida na junção semicondutora.
• Temperatura de Operação e Armazenamento: -40°C a +85°C e -40°C a +100°C, respectivamente, indicando uma ampla tolerância ambiental.
• Temperatura de Soldagem: 260 °C. Esta é a temperatura de pico permitida durante os processos de soldagem por refluxo.
• Ângulo de Visão (2θ1/2): 120 graus. Este amplo ângulo de visão caracteriza um padrão de emissão quase-Lambertiano, proporcionando iluminação ampla e uniforme.
• Dissipação de Potência (Modo Pulsado): 3,85 W. A potência máxima que o pacote pode suportar sob condições pulsadas.
• Resistência Térmica (Rth): 8,5 °C/W. Este parâmetro é crucial para o projeto de gerenciamento térmico. Indica o aumento de temperatura por watt de potência dissipada, da junção até o ponto de solda ou encapsulamento.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições típicas (Tponto de solda = 25°C) e representam o desempenho do dispositivo.

• Fluxo Luminoso (Iv): Mínimo 180 lm, Típico 220 lm em IF=1000mA. A tolerância de medição é de ±10%.
• Tensão Direta (VF): Varia de 2,95V a 3,95V a 1000mA, com uma tolerância de medição de ±0,1V. A VF real é classificada, conforme detalhado na seção 3.
• Temperatura de Cor (CCT): 4000K a 5000K, definindo a região do branco frio.
• Índice de Reprodução de Cor (IRC/CRI): ≥80. Isto indica uma boa reprodução de cores, adequada para iluminação geral onde a precisão de cor é importante.
• Todos os dados elétricos e ópticos são testados sob uma condição de pulso de 50mspara minimizar os efeitos de auto-aquecimento e fornecer medições consistentes e comparáveis.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em "bins" com base em parâmetros-chave. Isto permite que os projetistas selecionem componentes que atendam a requisitos específicos de aplicação para brilho, tensão e cor.

3.1 Classificação da Tensão Direta (Forward Voltage)

A tensão direta é categorizada em três bins, identificados por um código de 4 dígitos (ex.: 2932, 3235, 3539). O código representa a tensão mínima e máxima em décimos de volt.

• Bin 2932: VF = 2,95V a 3,25V
• Bin 3235: VF = 3,25V a 3,55V
• Bin 3539: VF = 3,55V a 3,95V

O número de peça específico "KB4050J5J7293910" indica que o bin de tensão é "29", correspondendo ao bin 2932 (2,95V mín.).

3.2 Classificação do Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é classificado usando um código letra-número (ex.: J5, J6, J7).

• Bin J5: Iv = 180 lm a 200 lm
• Bin J6: Iv = 200 lm a 250 lm
• Bin J7: Iv = 250 lm a 300 lm

O número de peça especifica "J5", posicionando-o no bin de 180-200 lm a 1000mA.

3.3 Classificação da Cromaticidade (Cor)

A cor é definida no diagrama de cromaticidade CIE 1931. O número de peça inclui "4050", que se refere a um bin de cor específico dentro da faixa CCT de 4000K-5000K. A ficha técnica fornece as coordenadas dos vértices (CIE-x, CIE-y) deste bin: (0,344; 0,336), (0,347; 0,375), (0,389; 0,403) e (0,376; 0,355). A tolerância de medição para as coordenadas de cor é de ±0,01. Os bins de cor são definidos em IF=1000mA.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Distribuição Espectral Relativa

A curva de distribuição espectral de potência mostra um pico de comprimento de onda dominante (λp) na região azul (tipicamente em torno de 450-455nm para um LED branco com conversão por fósforo), com uma ampla emissão secundária na região amarela/verde/vermelha proveniente do fósforo. Esta combinação produz a luz branca fria. A curva confirma a afirmação de CRI ≥80, pois o espectro tem emissão significativa em toda a faixa visível, e não apenas em picos estreitos.

4.2 Padrões Típicos de Radiação

Os gráficos do padrão de radiação polar para os planos horizontal e vertical confirmam a distribuição do tipo Lambertiana com um ângulo de visão de 120 graus. A intensidade luminosa relativa é quase idêntica em ambos os planos, indicando emissão simétrica, o que é ideal para iluminação de área uniforme.

4.3 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva mostra a relação não linear entre VF e IF. À medida que a corrente aumenta de 0 para 1200mA, a tensão direta sobe. A curva é essencial para o projeto do driver, pois ajuda a determinar a tensão de alimentação necessária e a dissipação de potência em diferentes correntes de operação.

4.4 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra a dependência da saída de luz em relação à corrente de acionamento. O fluxo luminoso aumenta de forma sub-linear com a corrente devido à queda de eficiência e aos efeitos de aquecimento da junção, mesmo na medição pulsada. A curva é crítica para aplicações como flashes de câmera, onde maximizar a saída de luz em um pulso curto é fundamental.

4.5 Temperatura de Cor Correlacionada vs. Corrente Direta

A CCT mostra variação com a corrente de acionamento. Pode aumentar ou diminuir ligeiramente dependendo do comportamento do sistema de fósforo com a densidade de corrente e temperatura. Este gráfico é importante para aplicações que requerem temperatura de cor estável em diferentes configurações de brilho.

Nota: Todos os dados de correlação são testados sob gerenciamento térmico superior usando uma Placa de Circuito Impresso com Núcleo Metálico (MCPCB) de 1cm², destacando a importância da dissipação de calor para alcançar o desempenho descrito na ficha técnica.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LED é fornecido em um pacote de dispositivo de montagem em superfície (SMD). Embora as dimensões exatas de comprimento e largura do desenho não estejam totalmente especificadas no texto fornecido, o tipo de pacote é ELAT07. O desenho inclui dimensões críticas, como tamanhos e posicionamento dos terminais de solda e contorno geral, com tolerâncias padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. O projeto adequado dos terminais na PCB é essencial para soldagem confiável, estabilidade mecânica e desempenho térmico e elétrico ideal.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Soldagem por Refluxo (Reflow)

A temperatura máxima permitida de soldagem é 260°C, e o dispositivo pode suportar no máximo 3 ciclos de refluxo. Devem ser utilizados perfis de refluxo padrão sem chumbo com temperatura de pico abaixo de 260°C. O Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) JEDEC é classificado como Nível 1, o que significa que o dispositivo tem vida útil ilimitada em prateleira a ≤30°C/85% UR e pode ser armazenado sem embalagem seca. No entanto, ele deve suportar 168 horas de exposição a 85°C/85% UR antes do refluxo, que é um teste de pré-condicionamento padrão.

6.2 Gerenciamento Térmico

Com uma resistência térmica (Rth) de 8,5 °C/W, a dissipação de calor efetiva é obrigatória, especialmente ao operar em correntes altas como 1000mA. A ficha técnica observa que todos os testes de confiabilidade são realizados usando uma MCPCB de 1,0cm². Para vida útil e desempenho ideais, a temperatura de junção deve ser mantida o mais baixa possível, e a operação na temperatura máxima de junção de 125°C deve ser evitada por períodos superiores a uma hora. A dissipação de potência deve ser calculada (Pd = VF * IF) e gerenciada de acordo.

6.3 Manuseio e Armazenamento

A temperatura de armazenamento varia de -40°C a +100°C. Devem ser seguidas as precauções padrão contra ESD durante o manuseio, devido à estrutura semicondutora sensível, apesar da proteção ESD integrada de 8kV.

7. Embalagem e Informações para Pedido

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à umidade. Eles são carregados em fitas transportadoras, com uma quantidade padrão carregada de 2000 peças por rolo. A quantidade mínima do pacote é de 1000 peças. A etiqueta do produto no rolo inclui vários campos-chave: Número do Produto do Cliente (CPN), Número de Peça do fabricante (P/N), Número do Lote, Quantidade da Embalagem (QTY) e os códigos específicos de bin para Fluxo Luminoso (CAT), Cor (HUE) e Tensão Direta (REF). O nível MSL também é indicado. As dimensões da fita transportadora e do rolo são fornecidas em milímetros nos desenhos da ficha técnica.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Flash/Estroboscópio de Câmera de Celular: A alta capacidade de corrente pulsada (1000mA) e o alto fluxo luminoso tornam este LED ideal para aplicações de flash de câmera, fornecendo iluminação brilhante para fotografia.
• Luz de Tocha para Vídeo Digital: Pode ser usado como uma luz de vídeo de brilho constante ou variável.
• Iluminação Geral Interna: Adequado para spots embutidos, painéis de luz e outros luminários que requerem uma fonte de luz compacta e de alta potência.
• Retroiluminação: Para telas TFT-LCD que requerem alto brilho.
• Iluminação Automotiva: Para luzes internas de leitura, luzes de teto ou luzes auxiliares externas, sujeito ao atendimento de padrões de qualificação automotiva específicos.
• Iluminação Decorativa e Arquitetônica: Para iluminação de destaque, luzes de degraus e marcadores de orientação.

8.2 Considerações de Projeto

• Seleção do Driver: Escolha um driver de LED de corrente constante compatível com a faixa de tensão direta (2,95V-3,95V) e capaz de fornecer a corrente necessária (ex.: 350mA contínua, 1000mA pulsada).
• Layout da PCB: Certifique-se de que os terminais de solda na PCB correspondam à recomendação da ficha técnica. Use uma PCB termicamente condutora (como MCPCB ou FR4 com vias térmicas) e área de cobre adequada para dissipar calor de forma eficaz. O caminho térmico dos terminais de solda do LED até o dissipador de calor deve ter baixa resistência.
• Projeto Óptico: O ângulo de visão de 120 graus pode exigir ópticas secundárias (lentes, refletores) para alcançar o padrão de feixe desejado para aplicações específicas como holofotes ou flash.
• Proteção Elétrica: Embora o LED tenha alta proteção ESD, incorporar diodos de supressão de tensão transitória (TVS) ou outros circuitos de proteção na PCB é uma boa prática para robustez em ambientes adversos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros modelos não seja fornecida nesta ficha técnica, as principais características diferenciadoras deste LED podem ser inferidas:

• Alta Eficiência em Pacote Pequeno: 60,27 lm/W a 1A é uma eficiência competitiva para um LED SMD de alta corrente.
• Proteção ESD Robusta: A proteção de 8kV HBM é superior à de muitos LEDs padrão, melhorando a confiabilidade.
• Classificação (Binning) Abrangente: A classificação rigorosa de fluxo, tensão e cor garante consistência nas séries de produção, o que é crítico para matrizes com múltiplos LEDs onde a uniformidade é importante.
• Opção de Alto IRC: É oferecido um IRC ≥80, o que é benéfico para aplicações de iluminação onde a qualidade da cor importa, em comparação com LEDs típicos de IRC 70.
• Desempenho em Pulso: Caracterizado e especificado para altas correntes de pulso, tornando-o projetado especificamente para aplicações de flash.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este LED a 1000mA continuamente?

R: Não. O Limite Absoluto Máximo para Corrente Direta Contínua (Modo Tocha) é 350mA. A especificação de 1000mA é apenas para operação pulsada (400ms ligado, 3600ms desligado). A operação contínua a 1000mA excederia os limites de dissipação de potência e temperatura de junção, levando à degradação rápida ou falha.

P2: Qual é o significado do código "KB4050J5J7293910" no número da peça?

R: É um código de classificação (binning) que especifica as características de desempenho do dispositivo: "4050" = Bin de Cor (dentro de 4000-5000K), "J5" = Bin de Fluxo Luminoso (180-200 lm), "29" = Bin de Tensão Direta (2,95-3,25V). O "3910" pode se referir a outros códigos específicos do produto.

P3: Preciso de um dissipador de calor para este LED?

R: Absolutamente, especialmente ao operar próximo de seus limites máximos. A resistência térmica de 8,5°C/W significa que para cada watt dissipado, a temperatura de junção sobe 8,5°C acima da temperatura do ponto de solda. Sem a dissipação de calor adequada, a temperatura de junção excederá rapidamente o limite de 125°C, reduzindo a vida útil e a saída de luz.

P4: Um circuito de proteção contra polaridade reversa é necessário?

R: Sim. A ficha técnica afirma explicitamente que o LED não foi projetado para polarização reversa. A aplicação acidental de uma tensão reversa, mesmo que pequena, pode causar falha imediata e catastrófica. Seu circuito driver deve incluir proteção contra isso.

P5: Quão estável é a cor ao longo do tempo e da temperatura?

R: A ficha técnica garante confiabilidade por 1000 horas com menos de 30% de degradação do fluxo luminoso sob condições de teste especificadas. A mudança de cor ao longo da vida útil é um fenômeno comum em LEDs brancos, mas não é quantificada nos dados fornecidos. O gerenciamento térmico adequado é a chave para minimizar a mudança de cor ao longo do tempo.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Flash de Câmera de Celular de Alta Potência

Um projetista está criando um flash de LED duplo para um smartphone. Ele seleciona o ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S por sua alta saída pulsada e tamanho pequeno. O processo de projeto envolve:

1. Circuito Driver: Selecionar um CI compacto e de alta eficiência para carregador de capacitor comutado, capaz de fornecer pulsos de 1000mA para dois LEDs em série (Vf total ~6-8V).

2. Layout da PCB: Projetar uma pequena MCPCB dedicada ou uma subplaca FR4 com cobre espesso para os LEDs atuarem como dissipador de calor. Os LEDs são posicionados com espaçamento suficiente para evitar interferência térmica.

3. Análise Térmica: Modelar o aumento de temperatura durante uma sequência de flash. Com um pulso de 400ms, a temperatura de junção terá um pico. O projeto deve garantir que ela permaneça dentro dos limites ao longo de múltiplos flashes.

4. Óptica: Emparelhar cada LED com uma lente TIR (Reflexão Interna Total) pequena e eficiente para colimar a luz de 120 graus em um feixe mais amplo e uniforme adequado para fotografia, evitando pontos quentes.

5. Testes: Verificar a saída de luz, a consistência da temperatura de cor entre os dois LEDs (usando peças de classificação rigorosa) e o tempo de reciclagem do flash sob várias condições de bateria.

12. Princípio de Funcionamento

Este é um LED branco com conversão por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do chip, emitindo fótons. A emissão primária do chip InGaN está na faixa de comprimento de onda azul. Esta luz azul então atinge uma camada de material de fósforo (tipicamente Granato de Ítrio e Alumínio dopado com Cério, ou YAG:Ce) depositada sobre ou próximo ao chip. O fósforo absorve uma parte da luz azul e a re-emite como um amplo espectro de luz amarela. A mistura da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de azul para amarelo e a composição específica do fósforo determinam a temperatura de cor correlacionada (CCT) e o Índice de Reprodução de Cor (IRC).

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs como a série ELAT07 segue várias tendências importantes da indústria:

Aumento da Eficiência (lm/W): Pesquisas contínuas focam em melhorar a eficiência quântica interna do chip azul e a eficiência de conversão dos fósforos para elevar os lúmens por watt, reduzindo o consumo de energia.

Maior Densidade de Potência: O impulso para produzir mais luz a partir de pacotes menores continua, exigindo avanços em materiais de gerenciamento térmico e design de pacotes para extrair calor de forma mais eficaz.

Melhoria da Qualidade e Consistência da Cor: As tendências incluem a busca por valores de IRC mais altos (90+), melhor uniformidade de cor entre lotes e cor mais estável em relação à corrente de acionamento e temperatura (reduzindo a mudança de CCT).

Confiabilidade Aprimorada: Melhorias em materiais (epóxi, fósforo, fixação do chip) e vedação do pacote aumentam a vida útil e a manutenção do fluxo luminoso, especialmente sob condições de operação em alta temperatura.

Integração: Há uma tendência para integrar múltiplos chips de LED, drivers e, às vezes, circuitos de controle em módulos ou pacotes únicos para simplificar a montagem do produto final.