Ficha Técnica do LED ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - LED Branco de Alta Eficiência - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente de diodo emissor de luz (LED) branco de alta eficiência. O dispositivo caracteriza-se pela sua embalagem compacta e elevada eficácia luminosa, tornando-o adequado para uma vasta gama de aplicações de iluminação onde o espaço e a eficiência energética são críticos. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor InGaN (Nitreto de Gálio e Índio), que é o padrão para produzir luz branca em LEDs modernos, frequentemente utilizando uma camada de conversão de fósforo.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem deste LED é a sua elevada eficiência óptica de 76,4 lúmens por watt a uma corrente de acionamento de 1 Ampere, produzindo um fluxo luminoso típico de 260 lúmens. Este desempenho é alcançado numa embalagem de pequenas dimensões. O dispositivo incorpora proteção robusta contra descargas eletrostáticas (ESD), classificada até 8KV de acordo com a norma JEDEC JS-001-2017 (Modelo do Corpo Humano), aumentando a sua fiabilidade durante a manipulação e montagem. É totalmente conforme com regulamentações ambientais, incluindo RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), REACH da UE, e é fabricado sem halogéneos. As aplicações-alvo são diversas, focando-se principalmente em eletrónica portátil e iluminação geral. Os mercados-chave incluem flashes de câmera para dispositivos móveis, luzes de tocha para câmeras de vídeo digitais, retroiluminação de ecrãs TFT, iluminação interior/exterior automóvel e vários projetos de iluminação decorativa e arquitetónica, como sinais de saída e luzes de degrau.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos definidos nas classificações absolutas máximas e nas tabelas de características. Operar o dispositivo para além destes limites pode causar danos permanentes ou degradar o desempenho.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As classificações absolutas máximas definem os limites de stress para além dos quais a integridade funcional do dispositivo não pode ser garantida. A corrente direta contínua para operação em modo tocha é classificada em 350 mA. Para operação em pulso, como em aplicações de flash de câmera, é permitida uma corrente de pico de pulso de 1200 mA sob condições específicas: uma duração máxima de pulso de 400 milissegundos e um ciclo de trabalho máximo de 10%. A temperatura máxima admissível da junção (Tj) é de 125°C, com uma gama de temperatura ambiente de operação de -40°C a +85°C. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura (reflow) de 260°C para um máximo de dois ciclos de reflow. A dissipação de potência em modo de pulso é especificada como 4,74 Watts. É crucial notar que estas classificações não devem ser aplicadas simultaneamente por períodos prolongados, pois isso pode levar a problemas de fiabilidade. Uma gestão térmica adequada, como a utilização de uma placa de circuito impresso com núcleo metálico (MCPCB), é essencial para manter o desempenho e a longevidade.

2.2 Características Eletro-Óticas

As características eletro-óticas são medidas em condições controladas: uma temperatura do ponto de soldadura (Ts) de 25°C e tipicamente utilizando um pulso de corrente de 50 milissegundos para minimizar os efeitos de auto-aquecimento. Os parâmetros-chave incluem:

• Fluxo Luminoso (Iv):A saída total de luz visível. O valor típico é de 260 lm a IF=1000mA, com um mínimo de 220 lm. A tolerância de medição é de ±10%.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão no LED quando conduz corrente. A gama varia de 2,85V (mín.) a 3,95V (máx.) a 1000mA, com uma tolerância de medição de ±0,1V.
• Temperatura de Cor Correlacionada (CCT):Define o tom da luz branca. A gama especificada é de 5000K a 6000K, o que corresponde a uma aparência de branco neutro a frio.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor de pico. É de 120 graus com uma tolerância de ±5 graus, indicando um padrão de emissão amplo, quase Lambertiano, adequado para iluminação de área.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência na produção em massa, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes que atendam a requisitos específicos da aplicação em termos de brilho, cor e tensão.

3.1 Binning do Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é classificado usando códigos alfanuméricos (J6, J7, J8). Por exemplo, o bin J6 cobre uma gama de fluxo de 220 lm a 250 lm a 1000mA, enquanto o bin J7 cobre de 250 lm a 300 lm. Isto permite a seleção para diferentes necessidades de brilho dentro da mesma família de produtos.

3.2 Binning da Tensão Direta

A tensão direta é classificada usando códigos de quatro dígitos (2832, 3235, 3539). Estes códigos representam a tensão mínima e máxima em décimos de volt. Por exemplo, o bin 2832 cobre VF de 2,85V a 3,25V. A correspondência de bins de tensão pode ser importante para o equilíbrio de corrente em matrizes com múltiplos LEDs.

3.3 Binning de Cromaticidade (Cor)

O ponto de cor branca é definido no diagrama de cromaticidade CIE 1931. O bin fornecido, rotulado como 5060, tem como alvo uma temperatura de cor entre 5000K e 6000K. A estrutura do bin é definida por cantos de coordenadas (x, y) específicos, e a tolerância de medição é de ±0,01 em ambas as coordenadas x e y. Isto garante que a luz branca emitida se mantenha dentro de uma gama de cor previsível e aceitável.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que ilustram o comportamento do dispositivo em condições variáveis. Estas são essenciais para o projeto do circuito e gestão térmica.

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva IV)

A curva IV mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta. É não linear, típica de um díodo. A 25°C, a tensão aumenta com a corrente. Os designers utilizam esta curva para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente alvo, o que é crucial para projetar drivers de corrente constante.

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 geralmente aumenta com a corrente, mas pode exibir um crescimento sublinear a correntes mais elevadas devido à queda de eficiência e ao aumento da temperatura da junção. Destaca a importância de operar num ponto de corrente ótimo para a melhor eficácia.

4.3 Temperatura de Cor Correlacionada (CCT) vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como a temperatura de cor do ponto branco varia com a corrente de acionamento. Alguma variação é normal, e compreender esta tendência é vital para aplicações que requerem qualidade de cor consistente em diferentes níveis de brilho.

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, isto consiste tipicamente num pico azul do chip de InGaN e num pico mais amplo amarelo-esverdeado do fósforo. A forma desta curva determina o Índice de Renderização de Cor (CRI), embora o CRI não seja explicitamente especificado nesta ficha técnica.

4.5 Padrões Típicos de Radiação

Os gráficos polares do padrão de radiação ilustram a distribuição espacial da intensidade luminosa. O padrão fornecido mostra uma distribuição ampla e suave, consistente com um emissor Lambertiano (onde a intensidade é proporcional ao cosseno do ângulo de visão), o que é ideal para uma iluminação uniforme e de área ampla.

5. Informação Mecânica e da Embalagem

As dimensões físicas e a construção da embalagem do LED são críticas para o layout da PCB, projeto ótico e gestão térmica.

5.1 Dimensões da Embalagem

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado da embalagem do LED. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como as localizações e tamanhos dos pontos de soldadura. As tolerâncias são tipicamente de ±0,1mm, salvo indicação em contrário. Este desenho deve ser consultado para criar footprints de PCB precisos.

5.2 Identificação da Polaridade

A embalagem apresenta um marcador de polaridade. A identificação correta do ânodo e do cátodo é essencial para evitar a ligação em polaridade inversa, o que pode danificar o LED. A polaridade também é indicada na fita transportadora para montagem automatizada.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação e montagem adequadas são cruciais para a fiabilidade.

6.1 Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL)

O dispositivo é classificado como MSL Nível 1. Isto significa que tem uma vida útil ilimitada em condições ≤30°C / 85% de humidade relativa. Se o dispositivo for exposto a uma humidade mais elevada, poderá necessitar de pré-aquecimento antes da soldadura por reflow para evitar fissuras durante o processo de alta temperatura.

6.2 Parâmetros de Soldadura por Reflow

A temperatura máxima de soldadura é de 260°C, e o componente pode suportar um máximo de dois ciclos de reflow. Devem ser seguidos perfis de reflow padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não superior a 260°C. A temperatura do substrato durante a operação não deve exceder 70°C quando acionado a 1000mA, enfatizando a necessidade de um projeto eficaz do caminho térmico na PCB.

6.3 Condições de Armazenamento

A gama de temperatura de armazenamento é de -40°C a +100°C. Os dispositivos devem ser armazenados num ambiente seco e controlado para manter a soldabilidade e prevenir a absorção de humidade.

7. Informação de Embalagem e Encomenda

O produto é fornecido em embalagem padrão da indústria para montagem automatizada.

7.1 Fita Transportadora e Bobina

Os LEDs são embalados em fita transportadora relevada enrolada em bobinas. Cada bobina contém 2000 peças, com uma quantidade mínima de encomenda de 1000 peças. As dimensões da fita transportadora e o design dos compartimentos garantem uma fixação segura e a orientação correta para máquinas pick-and-place.

7.2 Etiquetagem do Produto

A etiqueta da bobina contém informação crítica para rastreabilidade e verificação: Número de Peça (P/N), Número de Lote, Quantidade de Embalagem (QTY) e os Códigos de Binning específicos para Fluxo Luminoso (CAT), Cromaticidade (HUE) e Tensão Direta (REF). O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) também é indicado.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

Com base nos parâmetros técnicos, aqui estão considerações-chave para implementar este LED.

8.1 Projeto do Circuito do Driver

Acione sempre os LEDs com uma fonte de corrente constante, não de tensão constante. O driver deve ser projetado para fornecer a corrente necessária (ex.: 350mA para contínuo, até 1200mA em pulso) tendo em conta o bin de tensão direta dos LEDs utilizados. Para ligações em série, garanta que a tensão de conformidade do driver excede a soma da VF máxima de todos os LEDs na cadeia. Para ligações em paralelo, são recomendados resistores de equilíbrio de corrente individuais ou drivers separados para evitar a concentração de corrente.

8.2 Gestão Térmica

O calor é a principal causa de degradação e falha do LED. A temperatura da junção deve ser mantida abaixo de 125°C. Utilize uma PCB com vias térmicas adequadas e, se necessário, um núcleo metálico (MCPCB) para conduzir o calor para longe dos pontos de soldadura do LED. A ficha técnica nota que todos os testes de fiabilidade são realizados com boa gestão térmica usando uma MCPCB de 1,0 x 1,0 cm². Para operação de alta corrente ou contínua, considere adicionar um dissipador de calor externo. Monitore a temperatura do substrato, que não deve exceder 70°C a 1000mA.

8.3 Projeto Ótico

O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma iluminação ampla. Para aplicações que requerem modelação do feixe (ex.: um foco), serão necessárias óticas secundárias, como refletores ou lentes. O padrão de emissão tipo Lambertiano é geralmente tolerante e funciona bem com muitos sistemas óticos.

8.4 Proteção ESD

Embora o LED tenha proteção ESD incorporada, é uma boa prática implementar proteção adicional a nível da placa, especialmente em ambientes propensos a descargas estáticas, como durante a montagem ou utilização de dispositivos portáteis.

9. Fiabilidade e Tempo de Vida

A ficha técnica referencia testes de fiabilidade. Os pontos-chave incluem: todas as especificações são garantidas por um teste de fiabilidade de 1000 horas, com a degradação da tensão direta especificada para ser inferior a 30% nessas condições de teste (que incluem boa gestão térmica). Operar nos limites máximos ou perto deles por períodos prolongados acelerará o envelhecimento e pode causar danos permanentes. O tempo de vida (frequentemente definido como L70 ou L50, o tempo até a saída de lúmens degradar para 70% ou 50% do inicial) é altamente dependente da temperatura de junção de operação e da corrente de acionamento. Reduzir a corrente de operação e manter uma baixa temperatura de junção são as formas mais eficazes de maximizar o tempo de vida operacional.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED com uma fonte de alimentação de 3,3V?

R: Possivelmente, mas não diretamente. A tensão direta (VF) varia de 2,85V a 3,95V a 1000mA. Se o seu LED estiver num bin de VF mais baixo (ex.: 2832), 3,3V poderão ser suficientes, mas qualquer variação ou mudança de temperatura pode causar grandes flutuações de corrente. Um driver de corrente constante é sempre recomendado para uma operação estável e segura.

P: Qual é a diferença entre as classificações de corrente do modo tocha e do modo pulso?

R: O modo tocha (350mA DC) é para iluminação contínua de baixa potência. O modo pulso (1200mA de pico) é para rajadas curtas de alta luminosidade, como um flash de câmera, com limites rigorosos na largura do pulso (≤400ms) e no ciclo de trabalho (≤10%) para evitar sobreaquecimento.

P: Como interpreto os códigos de bin no número de peça (ex.: J6J8283910)?

R: O número de peça incorpora a informação de binning. Com base nas tabelas da ficha técnica, "J6" refere-se provavelmente ao bin de fluxo luminoso (220-250 lm), "828" pode estar relacionado com o bin de cromaticidade (5060), e "3910" pode indicar o bin de tensão direta (ex.: parte do bin 3539). Verifique sempre as definições específicas do bin na ficha técnica completa ou com o fornecedor.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação na corrente contínua máxima (350mA) ou qualquer operação em pulso, é necessária uma gestão térmica eficaz. Se isto exige um dissipador de calor externo depende do seu projeto de PCB, temperatura ambiente e tempo de vida requerido. Usar uma MCPCB é uma solução comum e eficaz.

11. Exemplos de Projeto e Casos de Utilização

Caso 1: Flash de Câmera de Telemóvel:Este LED é ideal para esta aplicação devido à sua elevada capacidade de corrente de pulso (1200mA) e tamanho reduzido. Um circuito driver seria projetado para fornecer um pulso curto e de alta corrente sincronizado com o obturador da câmera. A gestão térmica continua a ser importante, pois o flash pode ser usado repetidamente. A temperatura de cor branco-neutro (5000-6000K) proporciona uma boa renderização de cor para fotografias.

Caso 2: Lanterna/Luz de Trabalho Portátil:Para uma lanterna alimentada a bateria, a eficiência é fundamental. Operar o LED a uma corrente contínua mais baixa (ex.: 200-300mA) maximizaria a autonomia enquanto fornece luz ampla. Poderia ser implementado um driver com múltiplos modos de brilho. O amplo ângulo de feixe de 120 graus é perfeito para iluminação de área.

Caso 3: Iluminação Arquitetónica de Degraus:Para iluminação de baixo nível marcando degraus, múltiplos LEDs seriam usados a uma baixa corrente de acionamento para longa vida e consumo mínimo de energia. O binning de cor consistente garante luz branca uniforme em todos os degraus. A conformidade do dispositivo com normas sem halogéneos e RoHS é importante para regulamentações de construção e ambientais.

12. Contexto Tecnológico e Tendências

Princípio de Funcionamento:Este é um LED branco convertido por fósforo. Um chip semicondutor feito de InGaN emite luz azul quando a corrente passa por ele. Esta luz azul excita um revestimento de fósforo amarelo (ou vermelho/verde) sobre ou perto do chip. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como branca. A mistura exata determina a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT).

Tendências da Indústria:A tendência geral na tecnologia LED é para maior eficácia (lúmens por watt), melhor renderização de cor (valores CRI e R9 mais elevados) e melhor consistência de cor (binning mais apertado). Há também uma tendência para maior densidade de potência em embalagens mais pequenas, o que torna a gestão térmica cada vez mais crítica. A integração de eletrónica de driver e funcionalidades de controlo (dimming, ajuste de cor) diretamente nas embalagens de LED é outra tendência crescente. Esta ficha técnica em particular reflete um produto maduro e de alto volume, focado em fornecer desempenho e eficiência fiáveis para aplicações de alto volume e sensíveis ao custo.