Ficha Técnica do LED ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH - Branco Quente - 220lm @ 1A - 3.9V Máx. - 6.45W Potência de Pulsos - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH é um LED de montagem em superfície de alto desempenho, projetado para aplicações que exigem elevada saída luminosa e eficiência num encapsulamento compacto. Este dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir uma luz branca quente com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) entre 2000K e 2500K. Os seus principais objetivos de design são oferecer alta eficiência óptica e desempenho fiável em ambientes exigentes.

1.1 Vantagens Principais

As principais vantagens deste LED incluem o seu formato reduzido combinado com uma elevada eficácia luminosa, atingindo até 60 lúmens por watt com uma corrente de acionamento de 1 Ampere. Incorpora uma proteção ESD robusta, classificada até 8KV de acordo com a norma JEDEC 3b (Modelo de Corpo Humano), aumentando a sua durabilidade durante a manipulação e montagem. O dispositivo também está em conformidade com os requisitos RoHS e sem chumbo.

1.2 Aplicações Alvo

Este LED é adequado para uma vasta gama de aplicações. A sua elevada potência luminosa torna-o ideal para a função de flash de câmara e lanterna em telemóveis e equipamentos de vídeo digital. É também muito adequado para iluminação geral interior, retroiluminação de ecrãs TFT, iluminação decorativa e iluminação automóvel interior e exterior. Além disso, pode ser utilizado em iluminação de sinalização e orientação, como em sinais de saída ou marcadores de degraus.

2. Análise dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada das principais especificações técnicas do dispositivo, conforme definido nas suas classificações absolutas máximas e características eletro-ópticas.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

O dispositivo está classificado para uma corrente contínua direta máxima (Modo Tocha) de 350 mA. Para operação em pulsos, pode suportar uma corrente de pico de pulso de 1500 mA sob condições específicas: uma largura de pulso de 400 ms, um ciclo de trabalho de 10% (tempo desligado de 3600 ms) e até 30.000 ciclos. A temperatura máxima admissível da junção é de 150°C, com uma gama de temperatura de operação de -40°C a +85°C. A dissipação de potência no modo de pulso é especificada em 6,45 Watts. É crucial notar que estes são limites absolutos; a operação contínua nestes valores ou perto deles pode reduzir a fiabilidade e a vida útil.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Em condições típicas (Tponto de solda = 25°C, IF=1000mA, pulso de 50ms), o dispositivo fornece um fluxo luminoso (Iv) de 220 lm (típico), com um mínimo de 180 lm. A tensão direta (VF) varia de um mínimo de 2,85V a um máximo de 3,90V. A temperatura de cor correlacionada (CCT) para este lote específico (2025) abrange de 2000K a 2500K, definindo a sua aparência de branco quente. Todos os dados elétricos e ópticos são medidos em condições de pulso para minimizar os efeitos de auto-aquecimento durante os testes.

2.3 Características Térmicas

Uma gestão térmica adequada é essencial para o desempenho e longevidade. A temperatura máxima do substrato (Ts) é especificada como 70°C quando opera a 1000mA. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura de 260°C para um máximo de 3 ciclos de reflow. Os projetistas devem garantir uma dissipação de calor adequada, especialmente quando operam perto das correntes máximas, para manter a temperatura do ponto de solda dentro de limites seguros e evitar a depreciação acelerada dos lúmens.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LED é classificado em lotes com base em três parâmetros-chave: fluxo luminoso, tensão direta e cromaticidade (coordenadas de cor). Isto garante consistência na aplicação.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é categorizado em lotes denotados por códigos J. O número de peça do dispositivo indica um lote J5, que corresponde a uma gama de fluxo luminoso de 180 lm a 200 lm a 1000mA. Outros lotes disponíveis incluem J6 (200-250 lm), J7 (250-300 lm) e J8 (300-330 lm).

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em lotes para auxiliar no design do circuito para um acionamento de corrente consistente. Os lotes são definidos como: 2832 (2,85V - 3,25V), 3235 (3,25V - 3,55V) e 3538 (3,55V - 3,90V). O número de peça especifica o lote 2832.

3.3 Binning de Cromaticidade

A cor é definida pelo lote 2025 no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Este lote encapsula uma área quadrilátera específica de coordenadas de cor (x, y) que produz luz dentro da gama CCT de 2000K a 2500K, garantindo um tom de branco quente consistente. A tolerância para medição das coordenadas de cor é de ±0,01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os dados gráficos fornecem uma visão sobre o comportamento do dispositivo em condições variáveis.

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta. À medida que a corrente aumenta de 0 para 1500mA, a tensão direta sobe de forma não linear, começando aproximadamente em 2,6V e atingindo cerca de 3,8V. Esta curva é essencial para projetar o circuito limitador de corrente apropriado.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva demonstra a dependência da saída de luz em relação à corrente de acionamento. O fluxo luminoso aumenta com a corrente, mas exibe uma tendência sublinear a correntes mais elevadas, principalmente devido ao aumento da temperatura da junção e à queda de eficiência. A saída é normalizada, mostrando o fluxo relativo.

4.3 Temperatura de Cor Correlacionada vs. Corrente Direta

A CCT mostra variação com a corrente de acionamento. Para este LED branco quente, a CCT geralmente aumenta ligeiramente com correntes mais elevadas, passando de cerca de 2000K a baixa corrente para 2500K a 1500mA. Esta mudança deve ser considerada em aplicações críticas em termos de cor.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico de distribuição espectral de potência relativa mostra um amplo espectro de emissão característico de um LED branco convertido por fósforo. Apresenta um pico azul primário do chip InGaN e uma banda de emissão amarela/vermelha mais ampla do fósforo, combinando-se para criar luz branca quente.

4.5 Padrão de Radiação

O padrão de radiação polar típico indica uma distribuição do tipo Lambertiana, com um ângulo de visão total (2θ1/2) de 120 graus. A intensidade é relativamente uniforme numa área ampla, tornando-o adequado para aplicações que requerem iluminação ampla.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O LED é fornecido num encapsulamento de dispositivo de montagem em superfície (SMD). O desenho do encapsulamento especifica as dimensões físicas, que são críticas para o design da impressão na PCB. As características principais incluem as localizações dos terminais do ânodo e cátodo e o contorno geral do encapsulamento. As tolerâncias para as dimensões são tipicamente de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. A polaridade está claramente marcada no encapsulamento e na fita transportadora para garantir a orientação correta durante a montagem automatizada.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O dispositivo está classificado para soldadura por reflow com uma temperatura de pico de 260°C. É classificado como Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 1, o que significa que tem uma vida útil ilimitada em condições ≤30°C/85% de HR e não requer pré-aquecimento antes da utilização se mantido nestas condições. No entanto, se exposto a humidade mais elevada, deve ser pré-aquecido de acordo com o padrão de 85°C/85% de HR durante 168 horas de condicionamento. É permitido um máximo de 3 ciclos de reflow. É crucial seguir o perfil de soldadura recomendado para evitar danos térmicos no chip do LED ou no encapsulamento plástico.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

Os LEDs são fornecidos em fita transportadora relevada para montagem automatizada pick-and-place. Cada bobina contém 2000 peças. A etiqueta do produto na bobina inclui informações críticas: o número de peça do cliente (CPN), o número de peça do fabricante (P/N), o número do lote, a quantidade de embalagem e os códigos específicos do lote para fluxo luminoso (CAT), cor (HUE) e tensão direta (REF). O nível MSL também é indicado.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Considerações de Design

Ao projetar com este LED, a gestão térmica é primordial. Utilize uma PCB com vias térmicas adequadas e, se necessário, um dissipador de calor externo para manter a temperatura do ponto de solda abaixo de 70°C durante a operação. Para acionar o LED, recomenda-se uma fonte de corrente constante para garantir uma saída de luz e cor estáveis. Considere o binning da tensão direta ao projetar o circuito de acionamento para acomodar a gama de tensão. Para proteção ESD, embora o LED tenha proteção incorporada, é aconselhável uma proteção adicional a nível de circuito na PCB em ambientes agressivos.

8.2 Configuração de Circuito Típica

Um circuito de acionamento simples consiste numa fonte de alimentação DC, uma resistência limitadora de corrente ou um CI dedicado para acionamento de LEDs. Para operação em pulso de alta corrente (ex.: flash de câmara), é tipicamente utilizado um circuito de boost baseado em condensador ou um CI especializado para flash para fornecer a corrente de pico elevada necessária.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de média potência padrão, este dispositivo oferece um fluxo luminoso significativamente mais elevado para o seu tamanho de encapsulamento, tornando-o adequado para aplicações que requerem alto brilho num espaço limitado. A sua elevada classificação de proteção ESD (8KV HBM) fornece uma vantagem em aplicações propensas a descargas estáticas. O lote específico de CCT branco quente (2000-2500K) visa aplicações que requerem uma qualidade de luz acolhedora, semelhante à incandescente, diferenciando-o dos LEDs branco neutro ou frio.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre as classificações de corrente direta DC e corrente de pico de pulso?

R: A corrente direta DC (350mA) é a corrente máxima que pode ser aplicada continuamente. A corrente de pico de pulso (1500mA) é uma corrente muito mais elevada que só pode ser aplicada durante durações muito curtas (400ms) com um ciclo de trabalho baixo (10%) para evitar sobreaquecimento.

P: Como é que a temperatura da junção afeta o desempenho?

R: Uma temperatura de junção mais elevada leva a uma diminuição da saída luminosa (depreciação de lúmens), uma alteração na tensão direta e pode acelerar o processo de envelhecimento do LED, reduzindo a sua vida útil operacional. Manter um caminho de baixa resistência térmica desde a junção do LED para o ambiente é crítico.

P: O que significa o lote J5 para a minha aplicação?

R: O lote J5 garante que a saída de luz do LED estará entre 180 e 200 lúmens quando acionado a 1000mA em condições de teste. Isto permite aos projetistas prever e planear um nível mínimo de brilho no seu sistema.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação na corrente contínua máxima (350mA) ou especialmente no modo de pulso de alta corrente, é fortemente recomendado um dissipador de calor ou uma PCB com excelente condutividade térmica para manter uma operação fiável e uma vida longa.

11. Exemplos Práticos de Casos de Utilização

Caso 1: Flash de Câmara de Telemóvel:Nesta aplicação, o LED é acionado por um CI dedicado para flash que carrega um condensador e depois o descarrega através do LED num pulso curto e de alta corrente (até 1500mA). O elevado fluxo luminoso num encapsulamento pequeno é crucial. O foco do design está em gerir o pulso térmico breve mas intenso e garantir a robustez ESD.

Caso 2: Iluminação de Degraus Arquitetónica:Aqui, vários LEDs podem ser usados numa matriz linear, acionados a uma corrente constante mais baixa (ex.: 200-300mA) para operação contínua. O amplo ângulo de visão de 120 graus proporciona uma iluminação uniforme nos degraus. A cor branca quente cria um ambiente acolhedor. A ênfase do design está em alcançar brilho e cor uniformes em todos os LEDs da matriz, aproveitando o binning apertado.

12. Princípio de Funcionamento

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 a corrente elétrica passa por ele. Esta luz azul atinge uma camada de material de fósforo (tipicamente YAG:Ce ou similar) depositada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve uma porção da luz azul e re-emite-a como luz amarela e vermelha. A combinação da luz azul restante e da luz amarela/vermelha convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de emissão azul para amarela/vermelha, controlada pela composição e espessura do fósforo, determina a temperatura de cor correlacionada (CCT), resultando na saída de branco quente deste dispositivo.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED é para maior eficácia (lúmens por watt), melhor reprodução de cor e maior fiabilidade a densidades de potência mais elevadas. Para LEDs branco quente, há um desenvolvimento contínuo na tecnologia de fósforos para alcançar maior eficiência e desempenho de cor mais estável ao longo da temperatura e do tempo. A tecnologia de encapsulamento continua a evoluir para gerir melhor a extração de calor de encapsulamentos mais pequenos, permitindo densidades de fluxo mais elevadas. Além disso, há um foco em melhorar a consistência e reduzir a dispersão do binning através de processos de fabrico avançados, o que simplifica o design para os fabricantes de iluminação.