Folha de Dados do LED ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - LED Branco de Alta Eficiência - 250lm @ 1A - 3.95V Máx. - 5.9W Potência de Pulso - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um diodo emissor de luz (LED) branco de alto desempenho para montagem em superfície (SMD). O dispositivo foi projetado para aplicações que exigem alta saída luminosa e eficiência em um fator de forma compacto. Suas principais vantagens incluem um fluxo luminoso típico elevado de 250 lúmens com uma corrente de acionamento de 1 Ampere, resultando em uma impressionante eficiência óptica de 73,5 lúmens por Watt. O LED incorpora proteção robusta contra ESD, tornando-o adequado para manuseio em diversos ambientes de montagem. É totalmente compatível com os padrões ambientais e de segurança modernos, incluindo RoHS, REACH da UE e requisitos livres de halogênio. Os mercados-alvo principais abrangem subsistemas de dispositivos móveis, eletrônicos de consumo, iluminação geral e iluminação automotiva, tanto interior quanto exterior.

2. Parâmetros e Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos para garantir confiabilidade e prevenir danos permanentes. As principais especificações incluem uma corrente direta contínua (Modo Tocha) de 350 mA e uma capacidade de corrente de pico de pulso de 1500 mA sob condições especificadas (duração máxima de 400 ms, ciclo de trabalho máximo de 10%). A temperatura de junção não deve exceder 150°C. O dispositivo pode suportar um pulso ESD de até 2 KV de acordo com o padrão JEDEC JS-001-2017 (HBM). A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C. É crítico evitar a aplicação simultânea de múltiplos parâmetros de valor máximo e a operação prolongada nesses limites para prevenir degradação da confiabilidade.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Todos os dados eletro-ópticos são especificados a uma temperatura do ponto de solda (Ts) de 25°C. As principais métricas de desempenho são as seguintes:

• Fluxo Luminoso (Iv):220 lm (Mín.), 250 lm (Típ.) em IF=1000mA. Tolerância de medição é ±10%.
• Tensão Direta (VF):2,85V (Mín.), 3,95V (Máx.) em IF=1000mA. Tolerância de medição é ±0,1V. Dados elétricos e ópticos são testados sob condição de pulso de 50 ms.
• Temperatura de Cor Correlata (CCT):Varia de 4000K a 5000K, com um valor típico de 4500K, posicionando-o na região do branco neutro.
• Índice de Reprodução de Cor (CRI):Mínimo de 80, com um valor típico de 83. Tolerância de medição é ±2.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):120 graus, com uma tolerância de ±5°. Este amplo ângulo de visão é característico de um padrão de radiação Lambertiano.

2.3 Considerações Térmicas e de Confiabilidade

O gerenciamento térmico adequado é primordial para desempenho e longevidade. A temperatura máxima permitida do substrato (Ts) é de 70°C ao operar a 1000mA. O dispositivo pode tolerar soldagem a 260°C por um máximo de dois ciclos de refluxo. Todos os parâmetros especificados são garantidos por testes de confiabilidade por 1000 horas, com o critério de que a degradação do fluxo luminoso seja inferior a 30%. Este teste é realizado sob bom gerenciamento térmico usando uma Placa de Circuito Impresso com Núcleo Metálico (MCPCB) de 1,0 x 1,0 cm².

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados (binados) com base em três parâmetros-chave para garantir consistência dentro de uma aplicação. Os códigos de bin fazem parte do código de pedido do produto (ex.: J6, 4050, 2832 em ELC...J6J9283910).

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados por sua saída total de luz a 1000mA. A estrutura de binning é a seguinte:

• Bin J6:Fluxo Luminoso de 220 lm a 250 lm.
• Bin J7:Fluxo Luminoso de 250 lm a 300 lm.
• Bin J8:Fluxo Luminoso de 300 lm a 330 lm.
• Bin J9:Fluxo Luminoso de 330 lm a 360 lm.

O dispositivo fornecido é do Bin J6.

3.2 Binning de Tensão Direta

Os LEDs são categorizados por sua queda de tensão a 1000mA para auxiliar no projeto do driver e no gerenciamento de energia.

• Bin 2832:Tensão Direta de 2,85V a 3,25V.
• Bin 3235:Tensão Direta de 3,25V a 3,55V.
• Bin 3539:Tensão Direta de 3,55V a 3,95V.

O dispositivo fornecido está no bin de tensão 2832.

3.3 Binning de Cromaticidade (Cor)

As coordenadas de cor no diagrama de cromaticidade CIE 1931 são rigidamente controladas. O dispositivo utiliza o bin de cor "4050", que define uma área quadrilátera específica no diagrama, garantindo que a luz branca emitida esteja dentro de um espaço de cor consistente. As coordenadas de cor são medidas em IF=1000mA com uma tolerância de ±0,01. Este bin corresponde à faixa de temperatura de cor correlata de 4000K a 5000K.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral relativa (mostrada na folha de dados) é típica para um LED branco convertido por fósforo. Apresenta um pico azul primário do chip InGaN (o comprimento de onda λp seria especificado, ex.: por volta de 450-455nm) e uma ampla banda de emissão secundária na região amarelo-verde-vermelho do fósforo. A combinação produz luz branca. A forma exata e os comprimentos de onda de pico determinam a CCT e o CRI.

4.2 Padrão de Radiação

O padrão de radiação polar típico confirma uma distribuição Lambertiana. A intensidade luminosa relativa é plotada contra o ângulo de visão. O padrão mostra que a intensidade é mais alta a 0° (perpendicular à superfície emissora) e diminui seguindo uma lei do cosseno, atingindo metade do valor de pico a ±60° da linha central, definindo o ângulo de visão total de 120°.

4.3 Características Diretas

Embora os gráficos específicos para Tensão Direta vs. Corrente e Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente estejam marcados como "TBD" (A Ser Determinado) nesta folha de dados preliminar, seu comportamento geral é padrão para LEDs. A tensão direta (VF) aumenta logaritmicamente com a corrente. O fluxo luminoso relativo tipicamente aumenta de forma sublinear com a corrente, e a eficiência (lúmens por watt) frequentemente atinge o pico em uma corrente inferior à corrente máxima nominal. A Temperatura de Cor Correlata (CCT) também pode mudar ligeiramente com a corrente de acionamento devido a alterações na temperatura de junção e na eficiência do fósforo.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O LED vem em um encapsulamento para montagem em superfície (SMD). A folha de dados inclui desenhos dimensionados detalhados (vistas superior, lateral e inferior) em milímetros. As dimensões-chave normalmente incluem comprimento, largura, altura do encapsulamento, tamanhos dos terminais e espaçamento entre eles. As tolerâncias são geralmente ±0,05mm, salvo indicação em contrário. A vista inferior mostra claramente as marcações dos terminais ânodo e cátodo para o correto projeto da área de contato na PCB e polaridade de montagem.

5.2 Identificação de Polaridade

A polaridade correta é essencial para a operação. O encapsulamento possui terminais assimétricos ou marcações (visíveis no desenho da vista inferior) para distinguir o ânodo (+) do cátodo (-). A área de contato na PCB deve ser projetada para corresponder a essa assimetria e evitar a colocação incorreta.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é adequado para processos de soldagem por refluxo. A temperatura máxima de soldagem é 260°C, e ele pode suportar um máximo de dois ciclos de refluxo. Os projetistas devem aderir a um perfil de refluxo padrão sem chumbo, garantindo que a temperatura de pico e o tempo acima do líquido sejam controlados para prevenir danos térmicos ao chip do LED, ao fósforo ou ao encapsulamento.

6.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O LED é classificado no Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) 1. Isso significa que ele tem vida útil ilimitada em condições ≤30°C / 85% de Umidade Relativa. No entanto, as melhores práticas ainda devem ser seguidas:

• Antes de abrir:Armazene a bolsa selada à prova de umidade a ≤30°C / <90% UR.
• Após abrir:Use os componentes prontamente. Se não forem usados imediatamente, armazene a ≤30°C / <85% UR. Recomenda-se não abrir a bolsa até que os componentes estejam prontos para uso na produção.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Fita e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fitas transportadoras com cavidades embutidas, enroladas em bobinas para montagem automatizada pick-and-place. A folha de dados fornece dimensões para as cavidades da fita transportadora, passo e as dimensões gerais da bobina. Uma quantidade padrão por bobina é de 2000 peças, com uma quantidade mínima de pedido de 1000 peças.

7.2 Rotulagem do Produto

Os rótulos da bobina e da embalagem contêm informações críticas para rastreabilidade e verificação:

• CPN:Número da Peça do Cliente.
• P/N:Número da Peça do Fabricante (ex.: ELC...F4Z).
• LOT NO:Número do lote de fabricação para rastreabilidade.
• QTY:Quantidade de dispositivos na embalagem.
• CAT:Bin de Fluxo Luminoso (ex.: J6).
• HUE:Bin de Cor (ex.: 4050).
• REF:Bin de Tensão Direta (ex.: 2832).
• MSL-X:Nível de Sensibilidade à Umidade.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Flash de Câmera de Dispositivo Móvel:A alta capacidade de corrente de pulso (1500mA) e a alta saída luminosa o tornam adequado para aplicações de flash/estroboscópio de câmera em smartphones e tablets.
• Lanterna e Iluminação Portátil:Ideal para modos lanterna em dispositivos ou lanternas manuais dedicadas devido à sua alta eficiência.
• Backlighting:Pode ser usado para backlighting de TFT-LCD em displays de pequeno a médio porte.
• Iluminação Geral e Decorativa:Adequado para iluminação de destaque, sinalização, luzes de degrau e outras aplicações arquitetônicas internas/externas.
• Iluminação Automotiva:Aplicável para luzes de leitura internas, luzes de porta e outras funções não relacionadas à iluminação frontal externa.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Gerenciamento Térmico:Este é o fator mais crítico para desempenho e vida útil. O LED deve ser montado em uma PCB com condutividade térmica adequada (ex.: MCPCB ou FR4 com vias térmicas) para manter as temperaturas do ponto de solda e da junção dentro dos limites. A temperatura de substrato especificada de 70°C a 1000mA é um alvo de projeto fundamental.
2. Acionamento de Corrente:Use um driver de LED de corrente constante, não uma fonte de tensão constante. O driver deve ser classificado para a corrente direta necessária (CC ou pulso) e a faixa de tensão direta do bin específico que está sendo usado.
3. Precauções contra ESD:Embora o dispositivo tenha proteção ESD integrada, procedimentos padrão de manuseio ESD devem ser seguidos durante a montagem e o manuseio.
4. Projeto Óptico:O padrão de emissão Lambertiano requer ópticas secundárias apropriadas (lentes, refletores) se for necessário moldar o feixe ou padrões de iluminação específicos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs de média potência padrão, este dispositivo oferece um fluxo luminoso significativamente maior em um tamanho de encapsulamento provavelmente similar, expandindo os limites da eficiência (73,5 lm/W a 1A). Sua robusta proteção ESD de 2KV excede o nível típico de 1KV encontrado em muitos LEDs de consumo, oferecendo melhor robustez no manuseio. A combinação de alto fluxo, alta eficiência e forte proteção ESD em um único encapsulamento é um diferencial chave para aplicações exigentes, como flashes de câmera, onde espaço, saída de luz e confiabilidade são primordiais.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a diferença entre as correntes de Modo Tocha e Modo Pulso?

Modo Tocha (IF=350mA):Esta é a corrente direta contínua máxima recomendada para aplicações como uma lanterna constantemente ligada.contínuaDC forward current for applications like a constant-on flashlight.

Modo Pulso (IPulse=1500mA):Esta é a corrente de pico de pulso máxima para durações muito curtas (máx. 400ms) com um baixo ciclo de trabalho (máx. 10%), como usado em aplicações de flash de câmera. Operar nesta corrente continuamente causará superaquecimento e falha.pico de pulsocurrent for very short durations (max 400ms) with a low duty cycle (max 10%), as used in camera flash applications. Operating at this current continuously will cause overheating and failure.

10.2 Por que o gerenciamento térmico é tão importante para este LED?

O desempenho do LED (saída de luz, cor, tensão) e a vida útil são altamente sensíveis à temperatura de junção (Tj). Calor excessivo reduz a saída de luz (queda de eficiência), pode causar uma mudança de cor e acelera dramaticamente a degradação dos materiais do LED, levando a falhas prematuras. O limite de 70°C para o substrato a 1A é uma diretriz de projeto prática para manter Tj dentro de uma faixa operacional segura.

10.3 Como interpretar os códigos de bin ao fazer um pedido?

O número de peça completo (ex.: ELC...J6J92832...4050...F4Z) contém as informações de bin. Você deve especificar os bins necessários para Fluxo Luminoso (J6), Tensão Direta (2832) e Cromaticidade (4050) para garantir que receba LEDs com as características de desempenho precisas necessárias para o seu projeto funcionar de forma consistente e conforme planejado.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Módulo de Flash de Câmera para Smartphone

Um engenheiro de projeto tem a tarefa de criar um sistema de flash com dois LEDs para um smartphone de alta gama. Os principais requisitos são: saída de luz muito alta por uma duração de ~200ms para iluminar uma cena, consumo mínimo de espaço e operação confiável ao longo da vida útil do dispositivo.

Implementação:Dois desses LEDs são selecionados. Eles são acionados em paralelo por um driver de flash dedicado. O driver é programado para fornecer um pulso de 1500mA a cada LED por 200ms quando o flash é acionado, utilizando a especificação de pico de pulso. A PCB é um projeto compacto multicamadas com uma área de contato térmica dedicada conectada à estrutura intermediária do telefone para dissipação de calor, garantindo que a temperatura do substrato permaneça abaixo de 70°C durante o pulso. A classificação ESD de 2KV fornece uma margem de segurança contra descarga estática durante a montagem do telefone e o manuseio do usuário. Ao especificar bins apertados (ex.: J6 para fluxo, 4050 para cor), a saída de luz e a temperatura de cor de ambos os LEDs são correspondidas, resultando em fotos de flash consistentes e de alta qualidade.

12. Princípio de Operação

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 (eletroluminescência). Esta luz azul é parcialmente absorvida por uma camada de material fosforescente amarelo (ou uma mistura de verde e vermelho) que reveste o chip. O fósforo reemite a energia absorvida como luz de comprimentos de onda mais longos (amarelo/vermelho). A combinação da luz azul remanescente não absorvida e da luz amarela/vermelha emitida pelo fósforo se mistura para produzir a percepção de luz branca. As proporções exatas de luz azul e de fósforo determinam a Temperatura de Cor Correlata (CCT) – mais azul resulta em um branco mais frio (CCT mais alta), enquanto mais amarelo/vermelho resulta em um branco mais quente (CCT mais baixa).

13. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs brancos como este é impulsionado por melhorias contínuas em várias áreas:

• Eficiência (lm/W):Pesquisas em andamento focam em melhorar a eficiência quântica interna do chip azul de InGaN (extraindo mais luz por elétron) e desenvolver fósforos mais eficientes com bandas de emissão mais estreitas (para melhor reprodução de cor e menos perda por deslocamento de Stokes).
• Densidade de Lúmens:A tendência é compactar mais lúmens em encapsulamentos menores, permitindo aplicações mais brilhantes ou usando menos LEDs para a mesma saída de luz, economizando custo e espaço.
• Confiabilidade e Robustez:Aprimoramentos em materiais de encapsulamento, técnicas de fixação do chip e estabilidade do fósforo estão aumentando a vida útil e permitindo operação em temperaturas e correntes mais altas.
• Qualidade e Consistência de Cor:Binning mais apertado, formulações de fósforo aprimoradas e novas abordagens, como LEDs de bombeamento violeta com fósforos RGB, visam alcançar CRI mais alto (Ra >90, R9 >80) e cor mais consistente ao longo do tempo e da temperatura.