Especificación del Chip LED 3020 - Dimensiones 3.0x2.0x0.8mm - Voltaje 3.2V - Potencia 0.2W - Luz Blanca para Retroiluminación - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 3020 es un LED de montaje superficial (SMD) compacto y de alto rendimiento, diseñado principalmente para aplicaciones de retroiluminación. Este LED blanco de un solo chip y 0.2W ofrece un equilibrio entre eficiencia, fiabilidad y rentabilidad, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones en electrónica de consumo, señalización e indicadores donde se requiere una salida de luz blanca uniforme.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los siguientes parámetros definen los límites operativos del LED. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

• Corriente Directa (IF):90 mA (Continuo)
• Corriente Directa de Pulso (IFP):120 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (PD):297 mW
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +80°C
• Temperatura de Unión (Tj):125°C
• Temperatura de Soldadura (Tsld):230°C o 260°C durante 10 segundos (Reflujo)

2.2 Características Electro-Ópticas (Ts=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba estándar.

• Voltaje Directo (VF):3.2 V (Típico), 3.4 V (Máximo) a IF=60mA
• Voltaje Inverso (VR):5 V
• Corriente Inversa (IR):10 μA (Máximo)
• Ángulo de Visión (2θ1/2):110° (Típico)

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Para la variante de blanco frío con un Índice de Reproducción Cromática (CRI) de 80+, el flujo luminoso se mide a una corriente directa de 60mA.

• Código C9:16 lm (Mín) a 17 lm (Máx)
• Código D1:17 lm (Mín) a 18 lm (Máx)

La tolerancia para la medición del flujo luminoso es de ±7%.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED también se clasifican según su caída de voltaje directo a una corriente especificada.

• Código B:2.8 V a 2.9 V
• Código C:2.9 V a 3.0 V
• Código D:3.0 V a 3.1 V
• Código E:3.1 V a 3.2 V
• Código F:3.2 V a 3.3 V
• Código G:3.3 V a 3.4 V

La tolerancia para la medición de voltaje es de ±0.08V.

3.3 Clasificación por Cromaticidad

El documento define regiones cromáticas específicas (ej., Wa, Wb, Wc...) con límites de coordenadas (x, y) en el diagrama CIE 1931 para temperaturas de color en el rango de 10000-20000K. Esto garantiza que los LED del mismo bin tendrán un color percibido casi idéntico. El error de coordenadas permitido es de ±0.005.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

La curva I-V muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Es no lineal, característica de un diodo. El voltaje directo típico (Vf) se especifica a 60mA. Los diseñadores usan esta curva para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas o diseñar drivers de corriente constante.

4.2 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo

Esta curva ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente directa. Aunque la salida aumenta con la corriente, la eficiencia típicamente disminuye a corrientes más altas debido a mayores efectos térmicos. Operar en o cerca de los 60mA recomendados asegura un equilibrio óptimo entre brillo y longevidad.

4.3 Temperatura de Unión vs. Potencia Espectral Relativa

Este gráfico demuestra el efecto de la temperatura de unión en la salida espectral del LED. A medida que aumenta la temperatura, la distribución de potencia espectral puede desplazarse, afectando potencialmente el punto de color (especialmente para LED blancos) y la salida de luz general. Una gestión térmica adecuada es crucial para mantener un rendimiento consistente.

4.4 Distribución de Potencia Espectral Relativa

La curva espectral traza la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para este LED blanco, la curva muestra un pico amplio en la región azul (de la emisión primaria del chip) combinado con una región amarillo-verde más amplia del recubrimiento de fósforo. La salida combinada resulta en luz blanca. Diferentes temperaturas de color correlacionadas (CCT) como 2600-3700K (Blanco Cálido), 3700-5000K (Blanco Neutro) y 5000-10000K (Blanco Frío) tienen formas espectrales distintas.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones de Contorno

El encapsulado del LED tiene dimensiones nominales de 3.0mm (Largo) x 2.0mm (Ancho) x 0.8mm (Alto). Se proporcionan planos mecánicos detallados con tolerancias: las dimensiones .X tienen una tolerancia de ±0.10mm, y las dimensiones .XX tienen una tolerancia de ±0.05mm.

5.2 Diseño de Pads y Plantilla de Estarcido

Se suministran planos detallados del diseño de pads (huella) y aperturas recomendadas para la plantilla de estarcido, para guiar el diseño de PCB y la aplicación de pasta de soldadura, optimizando el rendimiento de soldadura y la fiabilidad. Un diseño correcto de los pads es esencial para la autoalineación durante el reflujo y una unión mecánica fuerte.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado

Esta serie de LED está clasificada como sensible a la humedad según IPC/JEDEC J-STD-020C. Si se abre la bolsa barrera de humedad original y los componentes se exponen a la humedad ambiental, deben secarse antes de la soldadura por reflujo para prevenir daños por "efecto palomita de maíz".

• Condición de Secado:60°C durante 24 horas.
• Post-Secado:Soldar dentro de 1 hora o almacenar en un ambiente seco (<20% HR).
• No secar a temperaturas superiores a 60°C.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

• Bolsa Sin Abrir:Temperatura 5-30°C, Humedad <85% HR.
• Bolsa Abierta:Temperatura 5-30°C, Humedad <60% HR. Almacenar en un contenedor sellado con desecante o en una cámara de nitrógeno.
• Vida Útil en Planta:Usar dentro de las 12 horas posteriores a abrir la bolsa.

6.3 Perfiles de Soldadura por Reflujo

Se proporcionan perfiles de temperatura recomendados para procesos de soldadura sin plomo y con plomo. Todas las temperaturas se refieren a mediciones en la superficie superior del cuerpo del encapsulado del LED.

• Perfil Sin Plomo:Temperatura máxima típicamente 230°C o 260°C, con el tiempo por encima del líquido (TAL) controlado.
• Perfil con Plomo:Temperatura máxima más baja, con el TAL correspondiente.

Cumplir con estos perfiles previene el choque térmico y asegura uniones de soldadura fiables sin dañar la estructura interna del LED o el encapsulante de silicona.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)

Los LED blancos son sensibles a las descargas electrostáticas. La ESD puede causar fallos inmediatos (LED muerto) o daños latentes que conducen a una reducción del brillo, cambio de color y acortamiento de la vida útil.

Medidas de Protección:

• Utilizar estaciones de trabajo y suelos antiestáticos conectados a tierra.
• Los operadores deben usar pulseras, guantes y prendas antiestáticas.
• Usar ionizadores para neutralizar cargas estáticas.
• Emplear materiales de empaquetado y manejo seguros contra ESD.
• Asegurar que el equipo de soldadura esté correctamente conectado a tierra.

7.2 Diseño del Circuito

Un diseño eléctrico adecuado es crítico para el rendimiento y la longevidad del LED.

• Método de Conducción:Se recomienda encarecidamente el uso de drivers de corriente constante en lugar de fuentes de voltaje constante para garantizar una salida de luz estable y proteger al LED de picos de corriente.
• Limitación de Corriente:Cuando se usa una fuente de voltaje, es obligatorio un resistor en serie para cada cadena de LED para limitar la corriente. El diseño de circuito preferido coloca un resistor por cadena en lugar de compartir un resistor entre múltiples cadenas en paralelo, ya que esto mejora la igualación de corriente y la fiabilidad.
• Polaridad:Siempre observar la polaridad correcta ánodo/cátodo durante el ensamblaje para prevenir daños por polarización inversa.
• Secuencia de Encendido:Conectar primero el LED a la salida del driver, luego energizar la entrada del driver para evitar transitorios de voltaje.

7.3 Precauciones de Manejo

El manejo físico puede dañar el LED.

• Evitar los Dedos:No manipular la lente de silicona con los dedos desnudos, ya que los aceites y la humedad pueden contaminar la superficie, reduciendo la salida de luz.
• Evitar Pinzas:No apretar el cuerpo de silicona con pinzas, ya que esto puede aplastar los alambres de unión (wire bonds) o el chip, causando un fallo inmediato.
• Recogida Correcta:Utilizar herramientas de recogida por vacío con boquillas de tamaño apropiado al diámetro interior del encapsulado para evitar presionar la silicona blanda.
• Evitar Caídas:Las caídas pueden doblar los terminales, dificultando la soldadura y causando problemas de colocación.
• Post-Reflujo:No apilar PCBs directamente uno sobre otro después de la soldadura, ya que esto puede rayar las lentes y potencialmente aplastar los LEDs.

8. Regla de Numeración de Modelos

La convención de nomenclatura del producto permite una identificación precisa de las características del LED:

Formato:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• Código de Encapsulado (ej., 34):34 corresponde al tamaño de encapsulado 3020. Existen otros códigos para 285, 3014, 3030, 5050, 3528, etc.
• Código de Número de Chips:"S" denota un solo chip de baja potencia (como en este producto de 0.2W).
• Código de Color:"W" se usa para Blanco Frío (>5000K). Otros códigos: L (Blanco Cálido), C (Blanco Neutro), R (Rojo), etc.
• Código de Óptica:"00" para sin lente primaria, "01" para con lente.
• Código de Bin de Flujo Luminoso:ej., C9, D1.
• Código de Bin de Voltaje Directo:ej., B, C, D, E, F, G.

9. Escenarios de Aplicación Típicos

El LED blanco 3020 de 0.2W es idealmente adecuado para aplicaciones que requieren retroiluminación delgada y uniforme con brillo moderado.

• Retroiluminación de LCD:Unidades de retroiluminación de borde o directa para pantallas LCD pequeñas y medianas en electrodomésticos, controles industriales e interiores automotrices.
• Señalización e Iluminación Decorativa:Guías de luz y letras de canal donde se necesita iluminación blanca uniforme.
• Iluminación Indicadora General:Indicadores de estado, iluminación de paneles y acentos decorativos en dispositivos electrónicos.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

Los parámetros técnicos y los datos de clasificación se especifican a 60mA. Esta es la corriente de operación típica recomendada para equilibrar brillo, eficiencia y fiabilidad a largo plazo. No debe exceder el máximo absoluto de 90mA de corriente continua.

10.2 ¿Por qué es necesario el secado antes de soldar?

El encapsulado del LED absorbe humedad del aire. Durante el calentamiento rápido de la soldadura por reflujo, esta humedad puede vaporizarse instantáneamente, creando presión interna que puede deslaminar el encapsulado, agrietar la silicona o romper los alambres de unión, llevando al fallo. El secado elimina esta humedad absorbida.

10.3 ¿Cómo selecciono el bin de voltaje correcto para mi diseño?

Elija un bin de voltaje que se alinee con el rango de voltaje de salida de su driver. Usar LED de un bin de voltaje más estrecho (ej., todos del bin "D") en una configuración en paralelo resultará en una mejor distribución de corriente y un brillo más uniforme en comparación con mezclar bins con diferentes voltajes directos.

10.4 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 3.3V o 5V?

No. El voltaje directo varía (2.8V a 3.4V según los bins). Conectarlo directamente a una fuente de voltaje fijo como 3.3V podría causar corriente excesiva en algunos LED (aquellos con Vf más bajo) y corriente insuficiente en otros (aquellos con Vf más alto). Debe usar un driver de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie calculada para el voltaje de alimentación específico y el voltaje directo del LED.