Ficha Técnica do LED EHP-C04 - LED Branco de Alta Potência - 160lm @ 1000mA - 5700K CCT - Pacote 2.04x1.64mm - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O EHP-C04/NT01A-P01/TR é um LED branco de montagem em superfície (SMD) de alta potência, projetado para aplicações de iluminação exigentes. Ele utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir luz branca, oferecendo um equilíbrio entre alta saída luminosa e fator de forma compacto. Este dispositivo é classificado para produção em massa, indicando sua maturidade e confiabilidade para fabricação em volume.

A proposta de valor central deste LED reside na sua combinação de alta eficiência dentro de um pacote pequeno. Ele é projetado para aplicações onde o espaço é limitado, mas é necessária uma alta saída de luz. O dispositivo incorpora proteção embutida contra Descarga Eletrostática (ESD), aumentando sua robustez durante os processos de manuseio e montagem.

1.1 Características Principais e Aplicações

O LED possui várias características-chave que definem seu desempenho. Ele fornece um fluxo luminoso típico de 160 lúmens quando acionado por uma corrente direta de 1000mA. A temperatura de cor correlacionada (CCT) típica nesta corrente de acionamento é de 5700 Kelvin, posicionando-o no espectro de "branco frio". Sua eficiência óptica é classificada em 45 lúmens por watt nas mesmas condições.

Do ponto de vista da confiabilidade, ele oferece proteção ESD de até 8KV (Modelo do Corpo Humano) e é classificado para Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) Classe 1, o que significa que tem vida útil ilimitada em condições ≤30°C/85% UR e não requer pré-aquecimento antes da soldagem por refluxo em condições padrão. O dispositivo também está em conformidade com a RoHS e é livre de chumbo.

Os principais parâmetros de agrupamento para produção são o fluxo luminoso total e as coordenadas de cor, garantindo consistência no desempenho óptico.

Aplicações Principais:

• Flash de Câmera para Dispositivos Móveis:A aplicação principal é como flash de câmera ou luz estroboscópica para telefones celulares e outros dispositivos portáteis, exigindo alta saída de luz instantânea.
• Luz de Tocha para Vídeo Digital (DV):Utilizado para iluminação constante em aplicações de gravação de vídeo.
• Iluminação Geral:Adequado para vários luminários de iluminação interna.
• Iluminação Arquitetônica e de Segurança:Pode ser usado em luzes marcadoras de orientação para degraus, saídas de emergência e outras sinalizações.
• Retroiluminação TFT:Fornece iluminação para painéis de exibição.
• Iluminação Automotiva:Aplicável para iluminação automotiva externa e interna, sujeito ao atendimento de qualificações específicas de grau automotivo.
• Iluminação Decorativa e de Entretenimento:Usado em iluminação de destaque e efeitos.

2. Especificações Máximas Absolutas e Características Térmicas

Compreender as especificações máximas absolutas é crucial para garantir operação confiável e prevenir danos permanentes ao LED. Todas as especificações são definidas a uma temperatura do terminal de solda (T_{terminal de solda}) de 25°C.

2.1 Limites Elétricos e Térmicos

Corrente Direta Contínua (I_F):A corrente contínua CC máxima é de 350 mA. Exceder este limite corre o risco de superaquecimento e degradação acelerada.

Corrente de Pico Pulsada (I_pulso):Para operação pulsada, uma corrente de pico de 1500 mA é permitida sob condições específicas: largura de pulso de 400ms LIGADO e 3600ms DESLIGADO. Para pulsos mais curtos, a ficha técnica especifica que a corrente de pico pulsada deve ser aplicada com uma duração máxima de 50ms e um ciclo de trabalho máximo de 10%. Isso é particularmente relevante para aplicações de flash.

Dissipação de Potência (P_d):No modo pulso, a dissipação de potência máxima permitida é de 6,5 Watts. Esta especificação está intimamente ligada ao gerenciamento térmico.

Temperatura da Junção (T_J):A temperatura máxima permitida na junção do semicondutor é de 125°C. A vida útil e o desempenho do dispositivo degradam-se significativamente à medida que esta temperatura é aproximada ou excedida.

Resistência Térmica (R_θ):A resistência térmica da junção para o terminal é especificada como 10 °C/W. Este parâmetro é vital para calcular o aumento de temperatura da junção com base na potência dissipada (P_d= V_F* I_F). É necessário um dissipador de calor eficaz para manter T_Jdentro de limites seguros, especialmente em correntes mais altas.

Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo pode operar em temperaturas ambientes de -40°C a +85°C e pode ser armazenado em temperaturas de -40°C a +110°C.

Soldagem:O LED pode suportar uma temperatura máxima de soldagem de 260°C e é classificado para um máximo de 2 ciclos de refluxo, o que é padrão para componentes SMD.

2.2 Notas Críticas de Projeto

A ficha técnica inclui vários avisos importantes:

• O LED não foi projetado para operação em polarização reversa.
• Evite operar o LED na sua temperatura máxima de operação por períodos superiores a uma hora para garantir confiabilidade de longo prazo.
• Todas as especificações são garantidas por um teste de confiabilidade de 1000 horas, com degradação da tensão direta garantida em menos de 30%.
• O teste de confiabilidade a 1500mA foi conduzido com bom gerenciamento térmico usando uma PCB de Núcleo Metálico (MCPCB) de 1,0cm x 1,0cm. O teste a 1000mA utilizou uma PCB FR4 de 1,0cm x 1,0cm.
• Operar o LED continuamente nas especificações máximas causará danos permanentes. A aplicação simultânea de múltiplos parâmetros de especificação máxima não é permitida.

3. Características Eletro-Ópticas

Estas características definem o desempenho esperado do LED em condições normais de operação, medido a T_{terminal de solda}= 25°C e tipicamente sob uma condição de pulso de 50ms para minimizar os efeitos de auto-aquecimento.

3.1 Parâmetros de Desempenho-Chave

Fluxo Luminoso (Ф_v):A saída de luz. O mínimo é 140 lm, o típico é 160 lm, sem máximo especificado na tabela resumo. A tolerância de medição é de ±10%.

Tensão Direta (V_F):A queda de tensão no LED a uma corrente especificada. Em I_F=1000mA, V_Ftem um mínimo de 2,95V e um máximo de 4,35V, com uma tolerância de medição de ±0,1V. O valor típico não é declarado na tabela principal, mas é definido dentro das faixas de bin.

Temperatura de Cor Correlacionada (CCT):Varia de 4500K a 7000K, com um valor típico de 5700K a 1000mA.

Ângulo de Visão (2θ_1/2):O ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade do valor de pico é de 120 graus, com uma tolerância de ±5 graus. O padrão de radiação é Lambertiano, o que significa que a intensidade diminui com o cosseno do ângulo de visão.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para gerenciar as variações de produção e permitir que os projetistas selecionem LEDs com desempenho consistente, os dispositivos são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

4.1 Binning de Tensão Direta (V_F)

Os LEDs são categorizados em cinco bins de tensão em I_F=1000mA:

- Bin 2932: 2,95V a 3,25V

- Bin 3235: 3,25V a 3,55V

- Bin 3538: 3,55V a 3,85V

- Bin 3841: 3,85V a 4,15V

- Bin 4143: 4,15V a 4,35V

Isso permite um melhor casamento de corrente quando múltiplos LEDs são usados em série ou para prever os requisitos da fonte de alimentação.

4.2 Binning de Fluxo Luminoso

A saída de luz é classificada em três categorias em I_F=1000mA:

- Bin J3: 140 lm a 160 lm

- Bin J4: 160 lm a 180 lm

- Bin J5: 180 lm a 200 lm

Isso ajuda a alcançar uniformidade de brilho em uma matriz ou aplicação.

4.3 Binning de Cor (Branco)

As coordenadas de cromaticidade (CIE x, y) são agrupadas em três bins principais definidos por sua CCT alvo e uma área quadrilátera no diagrama de cromaticidade:

1. Bin de Cor (1) - 4550K:Alvo 4500K-5000K. Definido pelas coordenadas (0,3738, 0,4378), (0,3524, 0,4061), (0,3440, 0,3420), (0,3620, 0,3720).

2. Bin de Cor (2) - 5057K:Alvo 5000K-5700K. Definido pelas coordenadas (0,3300, 0,3200), (0,3300, 0,3730), (0,3440, 0,3420), (0,3524, 0,4061).

3. Bin de Cor (3) - 5770K:Alvo 5700K-7000K. Definido pelas coordenadas (0,3030, 0,3330), (0,3300, 0,3730), (0,3300, 0,3200), (0,3110, 0,2920).

A tolerância de medição da coordenada de cor é de ±0,01. Os bins são definidos em I_F= 1000mA sob operação de pulso de 50ms.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos ilustrando tendências de desempenho, todos testados sob gerenciamento térmico superior com uma MCPCB de 1,0x1,0 cm².

5.1 Distribuição Espectral

A curva de Distribuição Espectral Relativa mostra um amplo espectro de emissão característico de um LED branco convertido por fósforo, com um pico na região azul (do chip InGaN) e um pico mais amplo na região amarelo-verde (do fósforo). Esta combinação produz luz branca.

5.2 Tensão Direta vs. Corrente

Esta curva mostra a relação não linear entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F). V_Faumenta com I_F, mas a taxa de aumento não é linear. Este gráfico é essencial para o projeto do driver, especialmente para drivers de corrente constante.

5.3 Fluxo Luminoso vs. Corrente

A curva de Fluxo Luminoso Relativo demonstra que a saída de luz aumenta de forma super-linear com a corrente em correntes mais baixas, mas tende a se tornar mais linear ou mesmo sub-linear em correntes muito altas devido à queda de eficiência e efeitos térmicos. Isso destaca a importância do gerenciamento térmico para manter a eficiência.

5.4 Temperatura de Cor vs. Corrente

O gráfico de Temperatura de Cor Correlacionada (CCT) vs. Corrente Direta mostra como a temperatura de cor muda com a corrente de acionamento. Tipicamente, a CCT pode aumentar (a luz fica mais fria) com corrente mais alta devido a mudanças na eficiência de conversão do fósforo em relação à emissão do chip azul.

5.5 Curva de Derating de Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para um projeto confiável. Ele mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do terminal de solda. À medida que a temperatura do terminal aumenta, a corrente segura máxima diminui significativamente. Por exemplo, a uma temperatura do terminal de solda de 100°C, a corrente contínua máxima permitida é reduzida para aproximadamente 100mA para manter a temperatura da junção abaixo de 125°C. Esta curva exige um dissipador de calor eficaz para operação em alta corrente.

6. Informações Mecânicas e do Pacote

6.1 Dimensões do Pacote

O LED vem em um pacote de montagem em superfície compacto. As dimensões principais do desenho incluem:

- Tamanho total do pacote: Aproximadamente 2,04 mm de comprimento e 1,64 mm de largura.

- A posição do chip e o centro óptico são indicados.

- Os terminais do ânodo e cátodo são claramente marcados para identificação de polaridade.

- As dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,1mm, salvo indicação em contrário.

A vista superior mostra os terminais do ânodo e cátodo, que são cruciais para o layout correto da PCB e soldagem. O centro óptico é deslocado do centro geométrico, o que pode ser importante para projetos ópticos precisos em aplicações como flashes de câmera.

7. Diretrizes de Soldagem, Montagem e Manuseio

7.1 Sensibilidade à Umidade e Refluxo

Como um dispositivo MSL Nível 1, ele tem vida útil ilimitada em ≤30°C/85% UR. As condições padrão de imersão para refluxo são 168 horas (+5/-0) a 85°C/85% UR, se exigido por outros componentes na placa. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de pico de 260°C para um perfil de refluxo padrão e é classificado para um máximo de 2 ciclos de refluxo.

7.2 Armazenamento e Manuseio

O armazenamento deve estar dentro da faixa de temperatura especificada de -40°C a +110°C. Apesar da proteção ESD de 8KV, precauções padrão contra ESD ainda devem ser observadas durante o manuseio para prevenir possíveis danos latentes.

8. Embalagem e Informações de Pedido

8.1 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem inclui vários códigos essenciais para rastreabilidade e seleção:

- CPN:Número do Produto do Cliente.

- P/N:Número do Produto do Fabricante (ex.: EHP-C04/NT01A-P01/TR).

- LOT NO:Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

- QTY:Quantidade de dispositivos na embalagem.

- CAT:Código do Bin de Fluxo Luminoso (Brilho) (ex.: J3, J4, J5).

- HUE:Código do Bin de Cor (ex.: 1, 2, 3).

- REF:Código do Bin de Tensão Direta (ex.: 2932, 3235).

- MSL-X:Nível de Sensibilidade à Umidade.

9. Considerações de Projeto de Aplicação

9.1 Gerenciamento Térmico

Este é o fator mais crítico para operação e desempenho confiáveis. A curva de derating mostra claramente a necessidade de manter a temperatura do terminal de solda baixa. Os projetistas devem:

1. Usar uma PCB com condutividade térmica adequada (ex.: MCPCB para aplicações de alta corrente como flash, conforme usado nos testes de confiabilidade).

2. Garantir um caminho de baixa resistência térmica do terminal do LED para o dissipador de calor ou ambiente.

3. Considerar a temperatura ambiente de operação.

4. Para operação pulsada (como flash de câmera), a massa térmica do sistema e o ciclo de trabalho determinarão o aumento médio de temperatura.

9.2 Acionamento Elétrico

O LED deve ser acionado por uma fonte de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir saída de luz estável e prevenir fuga térmica. O driver deve ser projetado para:

- Fornecer a corrente necessária (ex.: 1000mA para brilho total).

- Acomodar a faixa do bin de tensão direta (2,95V a 4,35V) para garantir a regulação de corrente adequada em todas as unidades.

- Para aplicações de flash, fornecer a alta corrente de pico (até 1500mA sob condições de pulso especificadas) com controle apropriado da largura de pulso e ciclo de trabalho.

9.3 Integração Óptica

O padrão de radiação Lambertiano e o ângulo de visão de 120 graus o tornam adequado para aplicações que requerem iluminação ampla. Para feixes focados (ex.: lanterna), ópticas secundárias (lentes ou refletores) serão necessárias. O deslocamento do centro óptico do centro geométrico do pacote deve ser considerado em alinhamentos ópticos precisos.

10. Comparação e Orientação de Seleção

Ao selecionar este LED, compare seus parâmetros-chave com os requisitos da aplicação:

- Fluxo Luminoso & Eficiência:160 lm @ 1A e 45 lm/W são competitivos para seu tamanho de pacote e época da ficha técnica. LEDs mais novos podem oferecer maior eficácia.

- Temperatura de Cor:A CCT típica de 5700K é um branco frio padrão. A disponibilidade de bins de 4500K a 7000K oferece flexibilidade.

- Tamanho do Pacote:A pegada de 2,04x1,64mm é compacta, adequada para projetos com espaço limitado, como telefones celulares.

- Corrente de Acionamento:Seu desempenho é caracterizado a 1000mA, que é uma corrente de acionamento comum para LEDs de flash de alta potência. A capacidade de lidar com pulsos de 1500mA é uma vantagem-chave para aplicações de flash em relação a LEDs classificados apenas para correntes mais baixas.

- Desempenho Térmico:A resistência térmica junção-terminal de 10 °C/W exige um projeto térmico cuidadoso. Compare este valor com alternativas; um número menor indica um pacote melhor na transferência de calor.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Depende do bin de tensão direta do seu LED específico e da corrente desejada. Para um acionamento de 1000mA, a V_Fvaria de 2,95V a 4,35V. Uma fonte de 3,3V seria suficiente apenas para LEDs nos bins de V_Fmais baixos (ex.: 2932) e exigiria um driver de corrente constante com queda de tensão muito baixa. Uma fonte de tensão mais alta (ex.: 5V) com um regulador de corrente é mais confiável.

P: Como alcanço os 160 lúmens classificados na minha aplicação?

R: Você deve acionar o LED a 1000mA CC ou corrente pulsada equivalente, mantendo a temperatura do terminal de solda em ou próximo de 25°C. Em uma aplicação real com temperatura ambiente mais alta e dissipação de calor limitada, a saída de luz será menor devido ao derating térmico e à queda de eficiência.

P: Qual é a diferença entre as condições de teste de 1000mA e 1500mA?

R: A condição de 1000mA é usada para caracterizar o desempenho típico (fluxo, V_F, CCT). A especificação de 1500mA é para pulsos de curta duração (máx. 50ms, 10% de ciclo de trabalho), o que é típico para operação de flash de câmera. Os testes de confiabilidade foram realizados de forma diferente: os testes de 1500mA usaram uma MCPCB para melhor resfriamento, enquanto os testes de 1000mA usaram FR4.

P: Por que a tolerância do ângulo de visão é de ±5 graus?

R: Esta tolerância considera pequenas variações no posicionamento do chip, revestimento de fósforo e geometria da lente durante a fabricação, que podem alterar ligeiramente o padrão de radiação.

12. Exemplos de Projeto e Casos de Uso

12.1 Flash de Câmera de Telefone Celular

Cenário:Projetando um flash de LED único para a câmera de um smartphone.

Implementação:

1. Circuito de Acionamento:Use um CI driver de flash de LED dedicado capaz de fornecer pulsos de 1500mA com controle rigoroso da largura de pulso (ex.: 400ms máx. para luz auxiliar de foto). O driver deve ter um conversor elevador de alta tensão para gerar tensão suficiente (ex.: >5V) para cobrir a V_F bin.

2. mais alta.Gerenciamento Térmico:

3. O LED deve ser montado em um terminal térmico dedicado na PCB, conectado a planos de terra internos ou a uma estrutura metálica intermediária para espalhamento de calor. O ciclo de trabalho do flash deve ser limitado por software para evitar superaquecimento.Óptica:

Uma lente de plástico ou guia de luz é colocada sobre o LED para difundir a luz e reduzir pontos quentes, alinhando o centro óptico deslocado com o eixo da lente.

12.2 Luz de Vídeo PortátilCenário:

Uma luz de tocha constantemente ligada para uma câmera de vídeo digital.

1. Implementação:Circuito de Acionamento:

2. Um driver de corrente constante ajustado para 350mA (a especificação CC máxima) ou menos para priorizar eficiência e longevidade. Um regulador linear simples ou conversor chaveado pode ser usado.Gerenciamento Térmico:

3. Um pequeno dissipador de calor de alumínio é fixado na área da PCB atrás do LED. O invólucro deve permitir alguma circulação de ar.Óptica:

Um refletor raso ou lente fosca cria um feixe de inundação amplo e uniforme, adequado para iluminação de vídeo.

13. Princípios Técnicos

O EHP-C04 é um LED branco convertido por fósforo. O princípio fundamental envolve 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 fósforo de granato de alumínio e ítrio dopado com cério (YAG:Ce) que reveste o chip. O fósforo converte alguns dos fótons azuis para comprimentos de onda mais longos, principalmente na região amarela. A mistura da luz azul remanescente e da luz amarela emitida é percebida pelo olho humano como luz branca. A proporção exata de emissão azul para amarela, controlada pela composição e espessura do fósforo, determina a Temperatura de Cor Correlacionada (CCT). O pacote compacto integra o chip, o fósforo e uma lente primária de silicone que molda o padrão de radiação inicial.

14. Contexto e Tendências da Indústria

- Esta ficha técnica, com data de lançamento de 2015, representa uma geração madura de LEDs brancos de alta potência. Na época, uma eficácia de 45 lm/W a 1A de corrente de acionamento era competitiva para sua classe de pacote. As principais tendências da indústria desde então que os projetistas devem considerar ao avaliar este componente para novos projetos incluem:Aumento da Eficácia:

- LEDs brancos de alta potência modernos podem exceder 150-200 lm/W, reduzindo significativamente o consumo de energia e a carga térmica para a mesma saída de luz.Melhoria da Qualidade de Cor:

- LEDs mais novos frequentemente oferecem valores de Índice de Reprodução de Cor (IRC) mais altos e controle de ponto de cor mais consistente entre os bins.Embalagem Avançada:

- As tendências incluem pacotes de escala de chip (CSP) sem armação de chumbo, que podem oferecer melhor desempenho térmico e tamanho menor. Além disso, pacotes projetados para maior densidade de corrente e melhor extração de luz.Soluções Integradas:

- Para aplicações como flash de câmera, os LEDs estão cada vez mais integrados com drivers, sensores e óptica em módulos completos.Confiabilidade e Vida Útil:

Embora este LED garanta menos de 30% de depreciação de lúmen após 1000 horas, produtos mais novos frequentemente citam tempos de vida L70 ou L90 (tempo para 70% ou 90% da saída de luz inicial) de dezenas de milhares de horas sob condições específicas.