Ficha Técnica do LED CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - LED Branco de Alta Potência - 200lm @ 1000mA - 6000K CCT - Pacote 2.04x1.64mm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LED CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 é um LED de montagem em superfície (SMD) de alta potência, projetado para aplicações que exigem alta saída luminosa e eficiência. Ele utiliza tecnologia de semicondutor InGaN para produzir luz branca. O dispositivo é caracterizado pelo seu pacote compacto, alto fluxo luminoso e desempenho robusto em operação pulsada, tornando-o adequado para tarefas exigentes de iluminação.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste LED incluem um fluxo luminoso típico alto de 200 lúmens com uma corrente de acionamento de 1000mA, resultando numa eficiência óptica de aproximadamente 54 lúmens por watt. Possui proteção ESD integrada classificada até 8kV, aumentando sua confiabilidade no manuseio. Com um Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) Classe 1, oferece boa vida útil na prateleira e é adequado para processos padrão de montagem SMT. O dispositivo é compatível com RoHS e livre de chumbo. Seus principais mercados-alvo são flashes de câmera de dispositivos móveis (luzes estroboscópicas), luzes de tocha para vídeo digital, iluminação geral interna e decorativa, retroilumação TFT e várias aplicações de iluminação interior e exterior automotiva.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das principais especificações técnicas do dispositivo conforme definido na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Os limites operacionais do dispositivo são críticos para um projeto confiável. A corrente direta contínua máxima (IF) é de 350 mA. No entanto, ele pode suportar uma corrente de pulso de pico (IPulse) de 1500 mA sob condições específicas: uma largura de pulso de 400ms seguida por um tempo desligado de 3600ms, ou com uma duração máxima de 50ms e um ciclo de trabalho não superior a 10%. A temperatura máxima de junção (TJ) é de 125°C, com uma resistência térmica de junção para encapsulamento (Rs) de 10 °C/W. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C. É crucial observar que o LED não foi projetado para operação em polarização reversa. Exceder essas especificações, especialmente simultaneamente ou por períodos prolongados, pode causar danos permanentes ou problemas de confiabilidade.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura dos terminais de solda de 25°C sob condições de pulso (pulso de 50ms), os principais parâmetros de desempenho são definidos. O fluxo luminoso (Фv) tem um valor típico de 200 lm, com um mínimo de 160 lm e um máximo de 250 lm a 1000mA, sujeito a uma tolerância de medição de ±10%. A tensão direta (VF) a 1000mA varia de um mínimo de 2,95V a um máximo de 4,45V, com uma tolerância de medição de ±0,1V. Um parâmetro especial de baixa corrente e baixa tensão é especificado: a 10 µA, a VF é tipicamente 2,0V. A temperatura de cor correlacionada (CCT) é tipicamente 6000K, com uma faixa de 4500K a 7000K.

3. Explicação do Sistema de Binning

O dispositivo é fornecido dentro de bins de desempenho específicos para garantir consistência na aplicação.

3.1 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é categorizada em cinco bins, cada um cobrindo uma faixa de 0,3V, medida em IF=1000mA. Os códigos de bin e suas faixas de tensão correspondentes são: 2932 (2,95V - 3,25V), 3235 (3,25V - 3,55V), 3538 (3,55V - 3,85V), 3841 (3,85V - 4,15V) e 4144 (4,15V - 4,45V).

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é dividido em três categorias em IF=1000mA: J4 (160 lm - 180 lm), J5 (180 lm - 200 lm) e J6 (200 lm - 250 lm). O número de peça ELCH06-BJ4J6Z10-N0 indica um bin de fluxo J6.

3.3 Binning de Cor Branca

O ponto de cor branca é definido dentro de coordenadas de cromaticidade específicas no diagrama CIE 1931, agrupadas em três bins de temperatura de cor correlacionada (CCT): Bin (1) para 4550K (faixa 4500K-5000K), Bin (2) para 5057K (faixa 5000K-5700K) e Bin (3) para 5770K (faixa 5700K-7000K). A tolerância de medição da coordenada de cor é de ±0,01. O número de peça sugere que o dispositivo se enquadra numa estrutura de bin branco específica.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece várias curvas características que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob diferentes condições de operação.

4.1 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

A curva de distribuição espectral relativa mostra um amplo espectro de emissão típico de LEDs brancos convertidos por fósforo, com um pico na região azul (do chip InGaN) e uma ampla emissão de fósforo amarelo. O padrão de radiação típico é Lambertiano, o que significa que a intensidade luminosa é proporcional ao cosseno do ângulo de visão, resultando num feixe amplo e uniforme. O ângulo de visão (2θ1/2) é de 120 graus com uma tolerância de ±5 graus.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente e Fluxo Luminoso vs. Corrente

A tensão direta aumenta com a corrente, o que é característico do comportamento de um díodo. Os projetistas devem considerar isso para garantir um projeto adequado do driver e do gerenciamento térmico. A saída de fluxo luminoso aumenta de forma sublinear com a corrente direta. Embora acionar com correntes mais altas produza mais luz, também gera mais calor, o que pode reduzir a eficiência e a longevidade. A curva mostra a escala do fluxo luminoso relativo com a corrente até 1500mA.

4.3 Temperatura de Cor vs. Corrente e Derating de Corrente

A temperatura de cor correlacionada (CCT) pode mudar ligeiramente com a corrente de acionamento, tipicamente aumentando à medida que a corrente sobe. Esta é uma consideração importante para aplicações críticas em termos de cor. A curva de derating da corrente direta é crucial para o projeto térmico. Ela mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura dos terminais de solda. Para manter a temperatura de junção abaixo do seu máximo de 125°C, a corrente de acionamento deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente ou da placa aumenta. Por exemplo, a uma temperatura dos terminais de solda de 100°C, a corrente contínua máxima permitida é significativamente menor do que a 25°C.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões do Pacote

O LED é acondicionado num pacote de montagem em superfície compacto. As dimensões principais do desenho de vista superior incluem um tamanho total do pacote de aproximadamente 2,04 mm de comprimento e 1,64 mm de largura. O centro óptico está localizado em relação às bordas do pacote. A posição do chip é indicada, juntamente com os terminais separados de ânodo e cátodo para conexão elétrica. Todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Design dos Terminais e Identificação de Polaridade

O pacote possui dois terminais de solda claramente definidos. Os terminais de ânodo e cátodo estão distintamente separados. A identificação correta da polaridade é essencial durante a montagem para evitar conexão reversa, pois o dispositivo não foi projetado para polarização reversa. O desenho dimensional fornece a geometria e espaçamento exatos dos terminais, o que é crítico para o projeto do padrão de solda na PCB, garantindo uma boa formação da junta de solda e estabilidade mecânica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é classificado para soldagem por refluxo com uma temperatura máxima de soldagem (TSol) de 260°C. É qualificado para um máximo de dois ciclos de refluxo permitidos, o que é padrão para a maioria dos componentes SMT. O Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) é Classe 1, o que significa que o dispositivo pode ser armazenado indefinidamente em condições ≤30°C / 85% UR sem necessidade de pré-aquecimento antes do refluxo. Isso simplifica a logística e o manuseio em comparação com componentes de MSL mais alto. Ao operar o LED, é aconselhável evitar exceder a temperatura máxima de operação por mais de uma hora continuamente para garantir a confiabilidade a longo prazo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Flash de Câmera de Telefone Móvel:A alta capacidade de corrente pulsada (1500mA) e o alto fluxo luminoso tornam-no ideal para aplicações de flash/estroboscópio de câmera em dispositivos móveis. O projeto deve focar no gerenciamento da alta dissipação de potência instantânea.
• Luz de Tocha para DV:Adequado para aplicações de luz de tocha de brilho constante ou variável em equipamentos de vídeo digital, exigindo cor e saída estáveis.
• Iluminação Geral:Pode ser usado em matrizes para iluminação interna, iluminação decorativa ou iluminação de destaque arquitetônico. O gerenciamento térmico na PCB (MCPCB - PCB com Núcleo Metálico) é primordial para projetos de matrizes.
• Retroiluminação TFT:Seu alto brilho e tamanho pequeno permitem que seja usado em unidades de retroilumação direta ou de borda, potencialmente com guias de luz.
• Iluminação Automotiva:Para luzes de leitura internas, luzes de porta ou luzes auxiliares externas, considerando a ampla faixa de temperatura de operação.

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Gerenciamento Térmico:Este é o fator mais importante. A ficha técnica observa que para operação a 1500mA, todos os testes de confiabilidade foram conduzidos sob "bom gerenciamento térmico" usando uma MCPCB de 1,0x1,0 cm². Os projetistas devem fornecer um caminho térmico adequado dos terminais de solda para um dissipador de calor. A resistência térmica de junção para encapsulamento de 10 °C/W indica que o calor deve ser efetivamente conduzido para fora do pacote.
• Acionamento de Corrente:Use um driver de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir uma saída de luz estável e evitar fuga térmica. Observe cuidadosamente as especificações máximas absolutas para correntes DC e de pulso.
• Projeto Óptico:O padrão de radiação Lambertiano fornece um feixe amplo. Para aplicações focadas, serão necessárias ópticas secundárias (lentes, refletores). A localização do centro óptico é fornecida no desenho mecânico para alinhamento óptico.
• Proteção ESD:Embora o dispositivo tenha proteção ESD de 8kV, ainda são recomendadas as precauções padrão de manuseio ESD durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta exija dados específicos de concorrentes, as principais características diferenciadoras deste LED podem ser inferidas a partir de suas especificações. A combinação de um fluxo luminoso relativamente alto (200 lm) num pacote compacto de 2,04x1,64mm é uma vantagem significativa para aplicações com restrições de espaço, como telefones móveis. A proteção ESD especificada de 8kV é um recurso robusto que pode exceder as ofertas de alguns concorrentes, aumentando o rendimento da montagem e a confiabilidade em campo. A estrutura detalhada de binning para fluxo, tensão e cor fornece aos projetistas um desempenho previsível, o que é crítico para a produção em massa, onde a consistência é fundamental. A capacidade de lidar com altas correntes de pulso (1500mA) o torna especificamente adequado para aplicações de flash de câmera, um segmento com requisitos rigorosos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED continuamente a 1000mA?

R: A ficha técnica especifica as características eletro-ópticas a 1000mA sob condição de pulso de 50ms. A corrente contínua DC máxima é de 350 mA. Portanto, a operação contínua a 1000mA excede a especificação máxima absoluta e não é recomendada, pois provavelmente superaqueceria e danificaria o LED. Para operação contínua de alto brilho, a corrente deve ser reduzida de acordo com a curva de derating térmico baseada na temperatura real dos terminais de solda.

P: O que significa o parâmetro "Baixa corrente baixa VF@10 µA"?

R: Este parâmetro indica a tensão direta típica quando uma corrente muito pequena (10 microamperes) é aplicada. É útil para projetistas de circuitos que possam usar uma pequena corrente para detectar a presença do LED ou para cenários de indicador de standby de muito baixa potência. É significativamente menor do que a VF em correntes de operação.

P: Como interpreto o número de peça ELCH06-BJ4J6Z10-N0?

R: Embora a convenção de nomenclatura completa não seja explicitamente detalhada, com base nas tabelas de binning, "J6" provavelmente se refere ao bin de fluxo luminoso (200-250 lm), e outros segmentos podem codificar o bin de temperatura de cor, o bin de tensão direta e outras variantes do produto. O prefixo "CHIN Series" e "ELCH06" identificam a família do produto.

P: Por que o teste de confiabilidade é baseado em 1000 horas com degradação IV inferior a 30%?

R: Este é um parâmetro de referência de confiabilidade padrão da indústria para LEDs. Indica que após 1000 horas de operação sob condições de teste especificadas, a degradação do fluxo luminoso é garantida como inferior a 30%. Este parâmetro ajuda a estimar a manutenção do lúmen e a vida útil do produto no uso real.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Módulo de Flash de Câmera para Telefone Móvel

Um projetista tem a tarefa de integrar um flash de alta potência num smartphone. Ele seleciona o ELCH06-BJ4J6Z10-N0 pela sua alta saída pulsada e tamanho pequeno. O processo de projeto envolve:

1. Layout da PCB:Criar um padrão térmico na PCB que corresponda aos terminais de solda do LED, usando vias térmicas grandes para conectar a uma camada interna de cobre ou a um substrato metálico dedicado para espalhamento de calor.

2. Circuito do Driver:Implementar um circuito driver baseado em modo chaveado ou capacitor capaz de fornecer o pulso de 1500mA necessário por 400ms, com lógica de controle apropriada do processador da câmera do telefone.

3. Elemento Óptico:Projetar ou selecionar uma lente de plástico ou difusor colocada sobre o LED para ampliar ou moldar o padrão do feixe para iluminar adequadamente o campo de visão da câmera, garantindo que o centro óptico do LED esteja alinhado com a lente.

4. Simulação Térmica:Executar simulações térmicas para garantir que a carcaça do telefone e os componentes internos não superaqueçam durante o uso repetido do flash, potencialmente implementando limites de software na duração ou frequência do flash.

5. Testes:Verificar a saída de luz, a consistência da cor e a confiabilidade sob condições de câmara de alta temperatura para simular o uso real.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O ELCH06-BJ4J6Z10-N0 é um LED branco convertido por fósforo. Seu núcleo é um chip semicondutor feito de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN), que emite luz no espectro azul quando a corrente elétrica passa por ele (eletroluminescência). Esta luz azul não é usada diretamente. Em vez disso, ela atinge uma camada de material de fósforo (tipicamente Granato de Ítrio e Alumínio dopado com Cério, ou YAG:Ce) que é depositada sobre ou ao redor do chip. O fósforo absorve uma parte dos fótons azuis e re-emite luz em comprimentos de onda mais longos, principalmente na região amarela. A combinação da luz azul remanescente não absorvida e da luz amarela emitida se mistura para produzir a percepção de luz branca. O tom exato de branco (temperatura de cor correlacionada) é determinado pela proporção de luz azul para amarela, que é controlada pela composição e espessura do fósforo. Esta tecnologia permite a geração eficiente de luz branca de alta qualidade a partir de um dispositivo de estado sólido.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Este dispositivo existe dentro da tendência mais ampla da iluminação de estado sólido (SSL) substituindo fontes de luz tradicionais. As principais tendências relevantes incluem:

Aumento da Eficiência (lm/W):Embora este LED ofereça 54 lm/W, a indústria continua a buscar eficácias mais altas, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.

Qualidade e Consistência da Cor:Há uma ênfase crescente no alto Índice de Reprodução de Cor (IRC) e em binning de cor mais restrito para aplicações onde a reprodução precisa de cores é vital, como iluminação de varejo ou fotografia.

Miniaturização e Alta Densidade de Fluxo:A tendência de compactar mais luz em pacotes menores, como visto neste LED, continua para aplicações como dispositivos móveis, faróis automotivos e telas ultrafinas.

Confiabilidade e Vida Útil:Melhorias em materiais, encapsulamento e gerenciamento térmico estão constantemente estendendo a vida útil dos LEDs e a manutenção do lúmen, tornando-os adequados para aplicações mais críticas e de longa vida.

Iluminação Inteligente e Conectada:Os LEDs são a tecnologia habilitadora para sistemas de iluminação controláveis digitalmente. Embora este seja um dispositivo de nível de componente, ele forma a base para sistemas que podem ajustar o brilho e a cor dinamicamente.