Ficha Técnica LED ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X - Branco Frio de Alta Eficiência - 245lm @ 1A - 3.95V Máx - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um díodo emissor de luz (LED) branco frio de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem elevada saída luminosa num factor de forma compacto. O dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir luz branca fria com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) tipicamente entre 5000K e 6000K. As suas principais vantagens incluem um elevado fluxo luminoso típico de 245 lúmens a uma corrente direta de 1 Ampere, resultando numa eficiência óptica de aproximadamente 72 lúmens por watt. O LED está em conformidade com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos, tornando-o adequado para projetos ambientalmente conscientes e mercados globais.

1.1 Aplicações Alvo

O LED é projetado para uma ampla gama de aplicações onde iluminação brilhante e eficiente é crítica. Os principais mercados alvo incluem eletrónica móvel, iluminação geral e setor automóvel. Aplicações específicas incluem funções de flash de câmera e lanterna para telemóveis e câmeras de vídeo digitais, unidades de retroiluminação TFT-LCD, luminárias de iluminação geral interior e exterior, iluminação decorativa e de entretenimento, bem como iluminação automóvel interior e exterior, como marcadores de orientação, luzes de degrau e luminárias de sinalização.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que definem o desempenho e os limites operacionais do LED.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições operacionais recomendadas. A corrente contínua DC direta máxima para operação em modo lanterna é de 350 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente de pico de 1000 mA sob um ciclo de trabalho específico (400 ms ligado, 3600 ms desligado para 30.000 ciclos). O dispositivo pode suportar uma descarga eletrostática (ESD) de até 2 kV (Modelo de Corpo Humano, JEDEC 3b). A temperatura máxima admissível da junção é de 145°C, com uma faixa de temperatura ambiente de operação de -40°C a +85°C. O LED não foi projetado para operação em polarização reversa. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é especificada como 8,5 °C/W, um parâmetro crítico para o projeto de gestão térmica.

2.2 Características Eletro-Ópticas

As características eletro-ópticas são especificadas numa condição de teste padrão de temperatura do ponto de solda (Ts) de 25°C. O fluxo luminoso típico (Iv) é de 245 lm a uma corrente direta (IF) de 1000 mA, com um valor mínimo garantido de 220 lm. A tensão direta (VF) nesta corrente varia de um mínimo de 2,95V a um máximo de 3,95V, sendo o valor típico dependente do bin de tensão. A temperatura de cor correlacionada (CCT) para esta variante branco frio é especificada entre 5000K e 6000K. É importante notar que todos os dados elétricos e ópticos são testados sob uma condição de pulso de 50 ms para minimizar os efeitos de auto-aquecimento durante a medição, garantindo que os dados representam o desempenho intrínseco do chip LED.

2.3 Considerações Térmicas e de Fiabilidade

Uma gestão térmica adequada é fundamental para alcançar o desempenho declarado e a fiabilidade a longo prazo. A resistência térmica especificada de 8,5°C/W indica o aumento de temperatura por watt de potência dissipada. Por exemplo, a 1A e uma VF típica de ~3,5V (3,5W), o aumento da temperatura da junção acima do ponto de solda seria de aproximadamente 30°C. A ficha técnica alerta explicitamente contra a operação na temperatura máxima da junção por mais de uma hora. Todas as especificações de fiabilidade, incluindo menos de 30% de degradação de IV ao longo de 1000 horas, são garantidas sob condições de boa gestão térmica utilizando uma Placa de Circuito Impresso com Núcleo Metálico (MCPCB) de 1,0 cm².

3. Explicação do Sistema de Binning

O LED é classificado em bins com base em três parâmetros-chave: fluxo luminoso, tensão direta e cromaticidade (coordenadas de cor). Este binning garante consistência dentro de um lote de produção e permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os bins de fluxo luminoso são designados por códigos alfanuméricos (J6, J7, J8). Para o bin J6, o fluxo luminoso varia de 220 lm a 250 lm em IF=1000mA. O bin J7 cobre de 250 lm a 300 lm, e o bin J8 cobre de 300 lm a 330 lm. O número de peça específico indica que o dispositivo pertence ao bin de fluxo J6.

3.2 Binning de Tensão Direta

Os bins de tensão direta são definidos por códigos de quatro dígitos (2932, 3235, 3539). O código indica a faixa de tensão em décimos de volt. Por exemplo, o bin 2932 cobre VF de 2,95V a 3,25V, o bin 3235 de 3,25V a 3,55V, e o bin 3539 de 3,55V a 3,95V. O número de peça especifica o bin de tensão 2932.

3.3 Binning de Cromaticidade (Cor)

A cromaticidade é definida por um código de bin (5060 neste caso) que corresponde a uma área quadrilátera específica no diagrama de cromaticidade CIE 1931. As coordenadas para os vértices do bin 5060 são fornecidas, definindo a variação de cor permitida para dispositivos dentro deste bin, correspondendo a uma faixa de CCT de 5000K a 6000K. As coordenadas de cor são medidas em IF=1000mA.

4. Análise de Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem informações sobre o comportamento do LED sob condições variáveis, o que é crucial para o projeto do circuito e integração do sistema.

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. É não linear, típica de um díodo. Em baixas correntes, a tensão é mais baixa, aumentando à medida que a corrente aumenta. Esta curva é essencial para projetar o circuito condutor limitador de corrente, garantindo que o LED opera dentro da sua faixa de tensão especificada para uma determinada corrente.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva ilustra como a saída de luz muda com a corrente de acionamento. O fluxo luminoso geralmente aumenta com a corrente, mas exibe uma relação sublinear em correntes mais elevadas devido à queda de eficiência e ao aumento da temperatura da junção. Compreender esta relação ajuda a otimizar o equilíbrio entre brilho e eficiência/consumo de energia.

4.3 CCT vs. Corrente Direta

A temperatura de cor correlacionada pode deslocar-se ligeiramente com alterações na corrente de acionamento. Esta curva mostra a estabilidade ou variação da CCT ao longo da faixa de corrente operacional, o que é importante para aplicações críticas em termos de cor onde é necessário um ponto branco consistente.

4.4 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico de distribuição espectral de potência mostra a intensidade da luz emitida em cada comprimento de onda. Para um LED branco frio baseado num chip azul com revestimento de fósforo, o espectro mostra tipicamente um pico azul dominante do chip e uma banda de emissão mais ampla de amarelo/verde/vermelho do fósforo. O comprimento de onda de pico (λp) e a largura espectral influenciam o Índice de Reprodução de Cor (CRI) e a cor percebida da luz.

4.5 Padrão de Radiação Típico

O padrão de radiação polar representa a distribuição espacial da intensidade luminosa. Este LED apresenta um padrão de emissão Lambertiano, onde a intensidade luminosa é proporcional ao cosseno do ângulo de visão. O ângulo de visão (2θ1/2) é especificado como 120 graus, significando que o ângulo no qual a intensidade cai para metade do seu valor de pico é de ±60 graus a partir do eixo central.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

As dimensões físicas e o design do encapsulamento são críticos para o layout da PCB, projeto óptico e gestão térmica.

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do encapsulamento do LED. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros. Este desenho inclui características-chave como o comprimento, largura e altura totais, a localização e tamanho dos pontos de solda, e quaisquer referências mecânicas ou tolerâncias. Os projetistas devem consultar este desenho para criar a pegada da PCB com precisão.

5.2 Identificação de Polaridade

O desenho do encapsulamento ou notas associadas devem indicar claramente os terminais do ânodo e cátodo. A conexão correta da polaridade é essencial para a operação do dispositivo. Tipicamente, o cátodo pode ser marcado por um entalhe, um ponto, um terminal mais curto ou uma forma de ponto de solda diferente na pegada da PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

É necessário manuseio e soldadura adequados para manter a integridade e fiabilidade do dispositivo.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

O LED é classificado para uma temperatura máxima de soldadura de 260°C e pode suportar um máximo de 2 ciclos de reflow. Deve ser seguido um perfil de reflow padrão sem chumbo, com controlo cuidadoso da temperatura de pico e do tempo acima do líquido para evitar danos ao encapsulamento plástico e às ligações internas.

6.2 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

O dispositivo possui uma classificação de Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL). A ficha técnica especifica uma classificação Nível 1, o que significa que o dispositivo pode ser armazenado indefinidamente a ≤30°C/85% HR antes da abertura da embalagem. No entanto, são recomendadas condições de armazenamento específicas: antes de abrir, armazenar a ≤30°C/≤90% HR; após abrir, armazenar a ≤30°C/≤85% HR. Se o tempo de vida útil especificado for excedido ou o indicador de dessecante mostrar entrada de humidade, é necessário um pré-tratamento de cozedura a 60±5°C durante 24 horas antes da soldadura por reflow.

6.3 Gestão Térmica na Aplicação

Para operação fiável e manutenção de alta saída de luz, o LED deve ser montado numa PCB com Núcleo Metálico (MCPCB) ou noutro substrato com excelente condutividade térmica. O caminho térmico do ponto de solda ao dissipador de calor deve ser projetado para manter a temperatura da junção bem abaixo do valor máximo durante a operação contínua. É fortemente recomendado o uso de materiais de interface térmica e dissipação de calor adequada.

6.4 Proteção Elétrica

Embora o dispositivo possa ter alguma proteção ESD integrada, não foi projetado para operação em polarização reversa. Proteção externa, como resistências limitadoras de corrente em série e/ou díodos de supressão de tensão transitória em paralelo, deve ser considerada no projeto do circuito para evitar danos por picos de tensão, conexão reversa ou outras condições de sobretensão elétrica.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à humidade para montagem automatizada.

7.1 Especificações da Fita Transportadora e Bobina

Os dispositivos são embalados em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. A quantidade padrão carregada é de 2000 peças por bobina, com uma quantidade mínima de encomenda de 1000 peças. Dimensões detalhadas para os compartimentos da fita transportadora, fita de cobertura e a própria bobina são fornecidas na ficha técnica para garantir compatibilidade com equipamentos pick-and-place.

7.2 Rotulagem do Produto

A etiqueta da bobina contém informações críticas para rastreabilidade e aplicação correta: Número de Peça do Cliente (CPN), Número de Peça do Fabricante (P/N), Número do Lote, Quantidade de Embalagem (QTY) e os códigos de bin específicos para Fluxo Luminoso (CAT), Cor (HUE) e Tensão Direta (REF). O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL-X) também é indicado.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Projeto do Circuito Condutor

Selecione um CI ou circuito condutor de LED de corrente constante apropriado, capaz de fornecer até 1A. O condutor deve ter em conta a faixa de tensão direta (2,95V-3,95V) e incluir proteções necessárias (sobrecorrente, sobretemperatura, circuito aberto/curto-circuito). Para aplicações de flash, garanta que o condutor pode lidar com a alta corrente de pulso de pico.

8.2 Projeto Óptico

O padrão de emissão Lambertiano de 120 graus é adequado para muitas aplicações de iluminação geral. Para feixes focados (ex.: luzes de lanterna), serão necessárias ópticas secundárias, como refletores ou lentes. O tamanho compacto do encapsulamento facilita o projeto de sistemas ópticos compactos.

8.3 Projeto Térmico

Calcule a dissipação de potência esperada (IF * VF) e use a resistência térmica (Rth) para estimar o aumento da temperatura da junção acima do ponto de referência térmico da PCB. Garanta que a dissipação de calor do sistema é suficiente para manter Tj dentro de limites seguros, especialmente em ambientes de alta temperatura ambiente ou em luminárias fechadas. Arrefecimento ativo (ventoinhas) pode ser necessário para operação contínua de alta potência.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

Este LED posiciona-se no mercado através da sua combinação de alto fluxo luminoso (245 lm) e alta eficiência (72 lm/W) num presumivelmente compacto encapsulamento SMD. Os seus principais diferenciadores incluem um amplo ângulo de visão de 120 graus adequado para iluminação de área, uma estrutura de binning bem definida para consistência de cor e fluxo, e conformidade com rigorosas normas ambientais (RoHS, REACH, Livre de Halogéneos). Comparado com LEDs de média potência padrão, oferece maior brilho de ponto único, tornando-o adequado para aplicações que requerem uma fonte de luz concentrada, como flashes de câmera. Comparado com LEDs de flash dedicados, pode oferecer melhor eficiência e um ângulo de visão mais amplo para tarefas de iluminação geral.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre as classificações de corrente do modo lanterna e do modo pulso?

Modo lanterna (350 mA máx.) refere-se à operação DC contínua. Modo pulso (1000 mA máx.) refere-se a rajadas de alta corrente de curta duração, como usadas em flashes de câmera, com limites rigorosos na largura do pulso, ciclo de trabalho e número de ciclos para evitar sobreaquecimento.

10.2 Por que a gestão térmica é tão crítica para este LED?

A alta dissipação de potência (até ~4W a 1A) num encapsulamento pequeno leva a um elevado fluxo de calor. Temperatura excessiva da junção acelera a depreciação do lúmen (diminuição da saída de luz ao longo do tempo) e pode deslocar as coordenadas de cor. Pode também, em última análise, causar falha catastrófica. Uma dissipação de calor adequada é não negociável para a fiabilidade.

10.3 Posso acionar este LED diretamente a partir de uma bateria de iões de lítio?

Não. A tensão de uma bateria de iões de lítio (tipicamente 3,0V-4,2V) não é regulada e pode exceder a tensão direta máxima do LED ou causar corrente excessiva. Um circuito condutor de corrente constante é obrigatório para garantir desempenho estável, seguro e consistente.

10.4 Como interpreto o número de peça ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X?

O número de peça codifica informações-chave de bin: 'NB5060' indica o bin de cor 5060 (CCT 5000-6000K). 'J6' indica o bin de fluxo luminoso (220-250 lm). '2932' (implícito do contexto na tabela de especificações para esta peça) indica o bin de tensão direta (2,95-3,25V). O 'F3X' pode referir-se a uma variante óptica ou de encapsulamento específica.

11. Estudos de Caso de Projeto e Utilização

11.1 Módulo de Flash de Câmera de Telemóvel

Nesta aplicação, o LED é acionado por um CI condutor de flash dedicado. O projeto foca-se em fornecer uma corrente instantânea muito alta (até 1A de pulso) por uma curta duração (ex.: 400ms) para produzir um flash brilhante. Os principais desafios incluem gerir termicamente a alta dissipação de potência de pico dentro do espaço confinado de um telemóvel e garantir que o condutor pode fornecer a corrente necessária a partir da bateria. A alta eficiência do LED ajuda a maximizar o brilho do flash enquanto minimiza o consumo da bateria.

11.2 Lanterna de Trabalho Portátil ou Lanterna

Para uma lanterna de mão, vários LEDs podem ser usados numa MCPCB. Um condutor de corrente constante buck ou boost (dependendo da configuração da bateria) fornece níveis de brilho ajustáveis. O projeto enfatiza uma gestão térmica robusta - a MCPCB é fixada a um alojamento de alumiano substancial que atua como dissipador de calor. O amplo ângulo de feixe de 120 graus proporciona boa cobertura de área, potencialmente reduzindo a necessidade de ópticas complexas.

12. Princípio Operacional

Este é um LED branco convertido por fósforo. O núcleo é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) que emite luz azul quando polarizado diretamente (eletroluminescência). Esta luz azul é parcialmente absorvida por uma camada de fósforo de granada de alumínio e ítrio dopado com cério (YAG:Ce) que reveste o chip. O fósforo converte alguns dos fotões azuis para comprimentos de onda mais longos no espectro amarelo/verde. A mistura da luz azul restante e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de emissão azul para amarela, controlada pela composição e espessura do fósforo, determina a temperatura de cor correlacionada (CCT) - neste caso, branco frio (5000-6000K).

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O dispositivo reflete tendências contínuas na iluminação de estado sólido: aumento da eficácia luminosa (lúmens por watt), melhoria da consistência de cor através de binning mais apertado e adesão a regulamentações ambientais. A busca por maior fluxo a partir de encapsulamentos mais pequenos pressiona os limites da gestão térmica e da tecnologia de fósforos. A evolução futura pode envolver novos materiais de fósforo para maior CRI e melhor estabilidade de cor com temperatura e tempo, bem como designs de encapsulamento à escala do chip (CSP) que reduzem ainda mais o tamanho do encapsulamento e a resistência térmica. A integração destes LEDs de alto brilho em sistemas de iluminação inteligentes e conectados para aplicações IoT é também uma tendência significativa.