Ficha Técnica do LED ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y - Pacote 2.5x3.0mm - Tensão 2.95-3.95V - Fluxo Luminoso 220lm @1A - Branco Quente 2500-3000K - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y é um LED de montagem em superfície de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem alta saída luminosa e excelente eficiência num fator de forma compacto. Este dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir uma luz branco quente com uma faixa de temperatura de cor correlacionada (CCT) de 2500K a 3000K. Os seus objetivos principais de projeto são fornecer um alto fluxo luminoso mantendo uma pequena pegada, tornando-o adequado para projetos com restrições de espaço. As vantagens centrais deste LED incluem um fluxo luminoso típico de 220 lúmens a uma corrente de acionamento de 1000mA, resultando numa alta eficiência óptica de aproximadamente 63,77 lúmens por watt. Os mercados-alvo são diversos, abrangendo eletrónica de consumo, iluminação geral e aplicações de iluminação especializada onde a fiabilidade e o desempenho são críticos.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

O dispositivo é especificado para operar dentro de limites estritos para garantir fiabilidade a longo prazo. As especificações máximas absolutas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente. A corrente direta DC para operação contínua (modo tocha) é classificada em 350mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente de pico de pulso de 1000mA sob um ciclo de trabalho específico (400ms ligado, 3600ms desligado, por 30000 ciclos). A temperatura máxima da junção é de 145°C, com uma faixa de temperatura de operação de -40°C a +85°C. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de 260°C por um máximo de dois ciclos de refluxo. É importante notar que estes LEDs não são projetados para operação em polarização reversa. A resistência térmica da junção para o terminal de solda é especificada como 8,5°C/W, que é um parâmetro-chave para o projeto de gestão térmica.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Os parâmetros de desempenho-chave são medidos em condições controladas com uma temperatura do terminal de solda (Ts) de 25°C. A característica principal é o fluxo luminoso (Iv), que tem um valor típico de 220 lúmens a um IF de 1000mA, com um mínimo de 200 lm e um máximo de 300 lm conforme a estrutura de binning. A tensão direta (VF) nesta corrente varia de 2,95V (Mín.) a 3,95V (Máx.), com um valor típico de 3,45V. A temperatura de cor correlacionada está centrada em torno de 2750K, com uma faixa de 2500K a 3000K. Todos os dados elétricos e ópticos são testados usando uma condição de pulso de 50ms para minimizar os efeitos de auto-aquecimento durante a medição, garantindo que os dados representem o desempenho do LED antes de um aumento térmico significativo.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto é agrupado de acordo com três parâmetros-chave: fluxo luminoso, tensão direta e cromaticidade (coordenadas de cor). Este binning garante consistência no projeto de aplicação.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é agrupado sob o código 'J6'. Este bin especifica uma faixa de fluxo luminoso de um mínimo de 200 lm a um máximo de 300 lm quando alimentado a 1000mA, sendo o valor típico de 220 lm.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é agrupada sob o código '2939'. Este bin define uma faixa de VF de 2.95V a 3.95V a 1000mA, com um valor típico de 3.45V.

3.3 Binning de Cromaticidade

A cor é agrupada sob o código '2530'. Isto refere-se a uma região específica no diagrama de cromaticidade CIE 1931 que corresponde a uma cor branco quente com uma CCT entre 2500K e 3000K. A estrutura do bin é definida por limites específicos de coordenadas (x, y) para garantir a consistência da cor. A tolerância de medição para as coordenadas de cor é de ±0.01.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A relação entre a tensão direta (VF) e a corrente direta (IF) é não linear, típica do comportamento de um díodo. A curva mostra o VF a aumentar com o IF. Os projetistas usam esta curva para estimar a queda de tensão no LED em diferentes correntes de operação, o que é crucial para o projeto do circuito de acionamento e cálculos de dissipação de potência.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Esta curva ilustra a saída de luz relativa à corrente de acionamento. Inicialmente, o fluxo luminoso aumenta quase linearmente com a corrente, mas pode mostrar sinais de queda de eficiência (uma redução na eficiência) em correntes mais altas, frequentemente devido ao aumento da temperatura da junção e outros efeitos da física dos semicondutores. Esta curva ajuda a determinar o ponto de operação ideal para equilibrar brilho e eficiência.

4.3 CCT vs. Corrente Direta

A temperatura de cor correlacionada pode variar com a corrente de acionamento. Esta curva mostra a variação da CCT ao longo da faixa de corrente de operação. Para este LED branco quente, a CCT permanece relativamente estável ao longo da faixa de corrente, mantendo-se entre aproximadamente 2500K e 3000K, o que é importante para aplicações onde é necessária uma aparência de cor consistente.

4.4 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico de distribuição espectral de potência (SPD) mostra a intensidade da luz emitida em cada comprimento de onda. Para um LED branco, isto normalmente mostra um pico azul largo do chip InGaN e uma emissão amarela/vermelha mais ampla do fósforo. O comprimento de onda de pico (λp) e a forma do espectro determinam as propriedades de reprodução de cor da luz.

4.5 Padrão de Radiação Típico

O padrão de radiação polar indica a distribuição espacial da luz. Este dispositivo apresenta um padrão de emissão Lambertiano, onde a intensidade luminosa é proporcional ao cosseno do ângulo de visão. O ângulo de visão (2θ1/2), onde a intensidade cai para metade do valor de pico, é especificado como 120 graus (tolerância de ±5°). Este amplo ângulo de visão é adequado para aplicações de iluminação geral.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

O LED está alojado num pacote compacto de dispositivo de montagem em superfície (SMD). As dimensões do pacote são 2,5mm de comprimento e 3,0mm de largura, conforme indicado pelo '2530' no número da peça. O desenho dimensionado detalhado fornece medidas exatas para o corpo do LED, terminais de solda (ânodo e cátodo) e quaisquer características mecânicas. A polaridade está claramente marcada no pacote, tipicamente com um indicador de cátodo. O projeto do terminal de solda é crucial tanto para a conexão elétrica como, mais importante, para a dissipação de calor. Uma pegada adequada na PCB garante uma boa fiabilidade da junta de solda e uma transferência térmica ótima da junção do LED para a placa de circuito impresso.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Soldagem por Refluxo

O dispositivo é classificado para uma temperatura máxima de soldagem de 260°C e pode suportar um máximo de dois ciclos de refluxo. É crítico seguir o perfil de refluxo recomendado para evitar choque térmico, que pode causar fissuras no pacote ou delaminação interna. A temperatura de pico e o tempo acima do líquido devem ser controlados.

6.2 Armazenamento e Manuseio

Os LEDs são sensíveis à humidade (nível MSL especificado). O saco à prova de humidade não deve ser aberto até que os componentes estejam prontos para uso. Se o saco for aberto ou se o tempo de vida útil especificado for excedido, é necessário um pré-condicionamento por cozedura (por exemplo, 60±5°C durante 24 horas) para remover a humidade absorvida e prevenir o "efeito pipoca" (fissuração do pacote) durante o refluxo.

6.3 Gestão Térmica

Uma gestão térmica eficaz é fundamental para manter o desempenho e a longevidade. O LED deve ser montado numa PCB de núcleo metálico (MCPCB) adequada ou noutro substrato com boa condutividade térmica. A resistência térmica de 8,5°C/W é da junção para o terminal de solda; a resistência térmica total do sistema para o ambiente deve ser gerida para manter a temperatura da junção bem abaixo da especificação máxima de 145°C, especialmente durante a operação contínua. A operação na temperatura máxima por períodos prolongados (excedendo 1 hora) deve ser evitada.

6.4 Proteção Elétrica

Embora o dispositivo possa ter alguma proteção ESD, não é projetado para polarização reversa. Um resistor em série externo ou um driver de corrente constante é essencial para limitar a corrente e proteger contra transientes de tensão. Sem limitação de corrente, um pequeno aumento na tensão pode causar um grande, e potencialmente destrutivo, aumento na corrente.

7. Embalagem e Informações de Pedido

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à humidade. São tipicamente entregues em fitas transportadoras em relevo, que são depois enroladas em bobinas. Uma bobina padrão contém 3000 peças, com uma quantidade mínima de pedido de 1000 peças. A etiquetagem do produto na bobina inclui informações críticas: o número da peça (P/N), o número do lote (LOT NO), a quantidade de embalagem (QTY) e os códigos de bin específicos para fluxo luminoso (CAT), cor (HUE) e tensão direta (REF). O nível MSL também é indicado (MSL-X). As dimensões da fita transportadora e da bobina são fornecidas para facilitar a configuração da máquina pick-and-place automatizada.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Flash da Câmara de Dispositivos Móveis:A capacidade de corrente pulsada alta (1000mA) e a alta saída luminosa tornam-no adequado para aplicações de flash/strobe de câmara em smartphones e câmaras digitais.
• Lanterna e Iluminação Portátil:Usado em câmaras de vídeo digitais, lanternas de mão e outros dispositivos de iluminação portáteis.
• Iluminação Geral e Decorativa:Ideal para iluminação interior, iluminação de destaque, luzes de degrau, sinais de saída e outras aplicações arquitetónicas ou decorativas que beneficiam da luz branco quente.
• Retroiluminação de TFT:Pode ser usado como uma fonte de retroiluminação de alto brilho para ecrãs pequenos a médios.
• Iluminação Automotiva:Adequado para aplicações automotivas tanto interiores (iluminação ambiente, luzes de leitura) como exteriores (iluminação auxiliar), sujeito ao cumprimento das normas automotivas relevantes.

8.2 Considerações de Projeto

• Seleção do Driver:Use um driver de corrente constante apropriado para a corrente de operação desejada (até 350mA DC ou 1000mA pulsada). Certifique-se de que a tensão de conformidade do driver excede o VF máximo do LED.
• Layout da PCB:Projete a PCB com área de cobre adequada ou vias térmicas sob os terminais do LED para atuar como dissipador de calor. Isto é crítico para dissipar os vários watts de calor gerados (Potência ≈ VF * IF).
• Projeto Óptico:O ângulo de visão Lambertiano de 120 graus pode requerer ópticas secundárias (lentes, refletores) para alcançar os padrões de feixe desejados para aplicações específicas como flash ou foco.
• Consistência de Cor:Para aplicações que requerem uma correspondência de cor rigorosa, use LEDs do mesmo lote de produção ou especifique requisitos de binning apertados.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs de média potência padrão, este dispositivo oferece um fluxo luminoso significativamente mais alto para o seu tamanho de pacote (2.5x3.0mm). A sua eficiência típica de ~64 lm/W a 1A é competitiva. Os diferenciadores-chave são a sua combinação de alta saída de fluxo, temperatura de cor branco quente num pacote SMD compacto e especificação robusta para operação pulsada. Preenche um nicho entre LEDs menores de baixa potência e LEDs COB (Chip-on-Board) maiores de alta potência. A estrutura de binning definida para fluxo, tensão e cor fornece aos projetistas um desempenho previsível, reduzindo a necessidade de calibração extensiva do sistema.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre a corrente direta DC (350mA) e a corrente de pico de pulso (1000mA)?

R: A corrente direta DC (350mA) é a corrente máxima que pode ser aplicada continuamente sem risco de dano. A corrente de pico de pulso (1000mA) é uma corrente muito mais alta que só pode ser aplicada por durações muito curtas (400ms neste caso) com um longo tempo desligado (3600ms) para permitir que a junção arrefeça. Isto é típico para aplicações de flash de câmara.

P: Como interpreto o bin de fluxo luminoso 'J6' (200-300 lm)?

R: Isto significa que qualquer LED etiquetado com o bin J6 terá um fluxo luminoso medido entre 200 e 300 lúmens quando testado a 1000mA. O valor típico é de 220 lm. Para o projeto, usar o valor mínimo (200 lm) é conservador para garantir a saída de luz mínima.

P: Por que a gestão térmica é tão enfatizada?

R: O desempenho do LED degrada-se com o aumento da temperatura da junção. A saída luminosa diminui, a tensão direta desvia-se e a cor pode mudar. Mais criticamente, operar a altas temperaturas reduz drasticamente a vida útil do LED. A resistência térmica de 8,5°C/W é o caminho da junção semicondutora para o seu terminal de solda; você deve projetar o resto do caminho (PCB, dissipador de calor) para manter a junção fria.

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de uma fonte de 3.3V ou 5V?

R: Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão fará com que uma corrente não controlada flua, provavelmente excedendo as especificações máximas e destruindo o LED instantaneamente. Você deve usar um mecanismo de limitação de corrente, como um driver de corrente constante ou um resistor em série calculado com base na tensão da fonte e no VF do LED.

11. Exemplos Práticos de Casos de Uso

Caso 1: Módulo de Flash de Câmara de Smartphone:Um projetista está a criar um flash de duplo LED para um smartphone. Eles usam dois destes LEDs acionados em paralelo por um IC driver de flash dedicado. O driver fornece a corrente pulsada de 1000mA por uma duração controlada pelo software da câmara. O tamanho compacto permite-lhes encaixar o módulo ao lado da lente da câmara. Eles projetam uma pequena peça de metal na PCB flexível sob os LEDs para gerir o calor gerado durante uma sequência de flash.

Caso 2: Iluminação de Degraus Arquitetónica:Para iluminar os degraus de uma escada num edifício comercial, um engenheiro projeta uma extrusão de alumínio de baixo perfil com um canal. Múltiplos LEDs são espaçados ao longo do canal, acionados por um driver de LED de corrente constante a 300mA (abaixo do máximo DC) para operação contínua. A luz branco quente (2750K) proporciona boa visibilidade e ambiente. A extrusão de alumínio atua tanto como alojamento como dissipador de calor, garantindo fiabilidade a longo prazo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é uma fonte de luz de estado sólido baseada na física dos semicondutores. Utiliza um chip de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) que emite luz azul quando os eletrões e as lacunas se recombinam através da banda proibida do chip após a aplicação de uma tensão direta (eletroluminescência). Esta luz azul é então parcialmente convertida em comprimentos de onda mais longos (amarelo, vermelho) por uma camada de material de fósforo depositada sobre ou perto do chip. A mistura da luz azul restante e da luz convertida pelo fósforo resulta na perceção de luz branca. As proporções específicas da composição do fósforo determinam a temperatura de cor correlacionada (CCT) e o índice de reprodução de cor (CRI) da luz branca emitida.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência geral na tecnologia LED é em direção a uma maior eficácia (mais lúmens por watt), qualidade de cor melhorada (CRI mais alto e consistência de cor mais precisa) e maior densidade de potência (mais luz de pacotes menores). Há também um forte impulso para melhorar a fiabilidade e tempos de vida mais longos sob temperaturas de operação mais altas. Na embalagem, os avanços visam melhorar a eficiência de extração de luz e a gestão térmica dentro do próprio pacote. Para LEDs brancos, a tecnologia de fósforo continua a evoluir para fornecer um desempenho mais estável ao longo da temperatura e do tempo, e para permitir uma gama mais ampla de temperaturas de cor e qualidades espectrais. O dispositivo descrito nesta ficha técnica representa um ponto maduro nestas tendências em curso, oferecendo um equilíbrio de desempenho, tamanho e custo para as suas aplicações-alvo.