Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
- 2.1 Límites Absolutos Máximos
- 2.2 Características Eléctricas y Ópticas Típicas
- 3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
- 3.1 Clasificación por Temperatura de Color (CCT)
- 3.2 Clasificación por Flujo Luminoso
- 3.3 Clasificación por Tensión Directa
- 3.4 Datos de la Elipse de Cromaticidad
- 4. Análisis de Curvas de Rendimiento
- 4.1 Curva Característica IV
- 4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
- 4.3 Distribución Espectral de Potencia (SPD)
- 4.4 Temperatura de Unión vs. Energía Espectral Relativa
- 5. Información Mecánica y del Encapsulado
- 5.1 Dimensiones del Encapsulado
- 5.2 Patrón de Pistas y Diseño de Plantilla
- 5.3 Identificación de Polaridad
- 6. Guías de Soldadura y Montaje
- 6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado (Baking)
- 6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo
- 7. Información de Embalaje y Pedido
- 7.1 Especificación del Embalaje
- 7.2 Regla de Numeración de Modelos
- 8. Sugerencias de Aplicación
- 8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- 8.2 Consideraciones de Diseño
- 9. Comparación y Diferenciación Técnica
- 10. Preguntas Frecuentes (FAQ)
- 10.1 ¿Cuál es la diferencia entre pedir por flujo mínimo vs. flujo típico?
- 10.2 ¿Por qué es necesario el secado (baking) y puedo omitirlo si uso los LEDs rápidamente?
- 10.3 ¿Puedo accionar este LED a 200mA de forma continua?
- 11. Estudio de Caso de Diseño y Uso
- 11.1 Diseño de un Módulo LED de 12V
- 12. Principios Técnicos
- 13. Tendencias de la Industria
1. Descripción General del Producto
La serie 3020 es un LED de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento y chip único, diseñado para aplicaciones de iluminación general que requieren un rendimiento fiable y una salida de color consistente. Este LED blanco de 0.5W ofrece un equilibrio entre eficiencia, flujo luminoso y gestión térmica en una huella compacta de 3.0mm x 2.0mm.
Ventajas Principales:Las principales ventajas de esta serie incluyen su sistema estandarizado de clasificación (binning) para temperatura de color y flujo luminoso, garantizando la consistencia cromática en las series de producción. Presenta un amplio ángulo de visión de 110 grados, lo que lo hace idóneo para aplicaciones que requieren una iluminación extensa. El producto está diseñado para cumplir con los estándares de la industria en cuanto a sensibilidad a la humedad y soldadura por reflujo.
Mercado Objetivo:Este LED está dirigido a fabricantes de módulos LED, paneles de luz, unidades de retroiluminación, iluminación decorativa y otras aplicaciones donde se requiere una fuente de luz blanca compacta, eficiente y uniforme.
2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
2.1 Límites Absolutos Máximos
Los siguientes parámetros definen los límites más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el LED. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.
- Corriente Directa (IF):200 mA (Continua)
- Corriente Directa de Pulso (IFP):300 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
- Disipación de Potencia (PD):680 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):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.
2.2 Características Eléctricas y Ópticas Típicas
Medidas en condiciones estándar de prueba a una temperatura de punto de soldadura (Ts) de 25°C.
- Tensión Directa (VF):Típica 3.2V, Máxima 3.5V (a IF=150mA)
- Tensión Inversa (VR):5V
- Corriente Inversa (IR):Máximo 10 µA
- Ángulo de Visión (2θ1/2):110°
3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
El producto emplea un sistema integral de clasificación para garantizar la consistencia eléctrica y óptica. Los pedidos especifican valores mínimos para el flujo luminoso y regiones de cromaticidad definidas para la temperatura de color.
3.1 Clasificación por Temperatura de Color (CCT)
El LED está disponible en varios rangos estándar de Temperatura de Color Correlacionada (CCT), cada uno definido por una CCT objetivo y una elipse de cromaticidad específica en el diagrama CIE.
- 2725K ±145K (Bin: 27M5)
- 3045K ±175K (Bin: 30M5)
- 3985K ±275K (Bin: 40M5)
- 5028K ±283K (Bin: 50M5)
- 5665K ±355K (Bin: 57M7)
- 6530K ±510K (Bin: 65M7)
Nota:El pedido del producto especifica la región de cromaticidad, no un valor máximo de CCT. Los productos enviados siempre estarán dentro de la elipse de cromaticidad solicitada.
3.2 Clasificación por Flujo Luminoso
El flujo se clasifica en función de la Temperatura de Color y el Índice de Reproducción Cromática (CRI). Las tablas definen valores mínimos y típicos a 150mA. Los códigos estándar de flujo (E5, E6, E7, etc.) representan un rango en lúmenes.
Ejemplo para CRI 70, Blanco Neutro (3700-5000K):
- Código E6: 50-54 lm (Mín-Típ)
- Código E7: 54-58 lm
- Código E8: 58-62 lm
- Código E9: 62-66 lm
Existen tablas similares para Blanco Cálido, Blanco Frío y sus respectivas versiones de alto CRI (80 CRI).
3.3 Clasificación por Tensión Directa
La tensión directa también se clasifica para garantizar una tensión de cadena consistente en configuraciones en serie.
- Código B: 2.8 - 2.9V
- Código C: 2.9 - 3.0V
- Código D: 3.0 - 3.1V
- Código E: 3.1 - 3.2V
- Código F: 3.2 - 3.3V
- Código G: 3.3 - 3.4V
- Código H: 3.4 - 3.5V
3.4 Datos de la Elipse de Cromaticidad
Cada rango de temperatura de color corresponde a una elipse específica en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, definida por sus coordenadas centrales (x, y), semieje mayor (b), semieje menor (a) y ángulo de inclinación (Φ). Estos datos son cruciales para una mezcla de colores precisa y el control de calidad.
4. Análisis de Curvas de Rendimiento
4.1 Curva Característica IV
La curva Corriente Directa vs. Tensión Directa (IV) muestra la relación exponencial típica. A la corriente de operación recomendada de 150mA, la tensión directa suele situarse alrededor de 3.2V. Los diseñadores deben utilizar drivers limitadores de corriente, no fuentes de tensión, para garantizar un funcionamiento estable.
4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
Esta curva ilustra la relación entre la corriente de accionamiento y la salida de luz. El flujo luminoso aumenta con la corriente, pero muestra una tendencia sub-lineal a corrientes más altas debido al aumento de la temperatura de unión y la caída de eficiencia. No se recomienda operar significativamente por encima de 150mA para una vida útil y eficiencia óptimas.
4.3 Distribución Espectral de Potencia (SPD)
La curva de energía espectral relativa muestra el espectro de emisión para diferentes rangos de CCT (ej., 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Los CCT más cálidos tienen más energía en la región roja/amarilla, mientras que los CCT más fríos tienen un pico más azulado. La curva es esencial para calcular las métricas de reproducción cromática.
4.4 Temperatura de Unión vs. Energía Espectral Relativa
Este gráfico representa cómo cambia la salida espectral con el aumento de la temperatura de unión (Tj). Típicamente, a medida que Tj aumenta, la longitud de onda de pico puede desplazarse ligeramente y la intensidad general puede disminuir. Esto subraya la importancia de una gestión térmica eficaz en el diseño de la aplicación para mantener un color y una salida de luz consistentes.
5. Información Mecánica y del Encapsulado
5.1 Dimensiones del Encapsulado
El LED tiene una huella SMD estándar 3020 (3.0mm x 2.0mm). Los planos dimensionales detallados especifican las dimensiones del cuerpo, la lente y los terminales con sus tolerancias asociadas (ej., ±0.10mm para dimensiones .X, ±0.05mm para dimensiones .XX).
5.2 Patrón de Pistas y Diseño de Plantilla
Se proporcionan planos separados para el patrón de pistas de PCB recomendado (disposición de pads) y el diseño de la plantilla para pasta de soldar. Adherirse a estas recomendaciones es crítico para lograr una correcta formación de la junta de soldadura, alineación y transferencia térmica durante la soldadura por reflujo.
5.3 Identificación de Polaridad
El terminal del cátodo (negativo) suele estar marcado en el encapsulado del LED, a menudo con una marca verde o una muesca en la lente. La serigrafía del PCB y la huella deben indicar claramente la polaridad para evitar el montaje inverso.
6. Guías de Soldadura y Montaje
6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado (Baking)
El LED de la serie 3020 está clasificado como sensible a la humedad según la norma IPC/JEDEC J-STD-020C. La exposición a la humedad ambiental después de abrir la bolsa barrera de humedad puede causar agrietamiento por "popcorn" u otros daños durante el reflujo.
Almacenamiento:Almacene las bolsas sin abrir por debajo de 30°C/85% HR. Después de abrir, almacene por debajo de 30°C/60% HR.
Requisitos de Secado (Baking):Los LEDs que han sido retirados de su embalaje sellado original y expuestos a condiciones ambientales deben secarse (bake) antes del reflujo.
Método de Secado (Baking):Seque a 60°C durante 24 horas en el carrete original. No exceda los 60°C. Utilice dentro de 1 hora después del secado o almacene en una cámara seca (<20% HR).
6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo
Es aplicable un perfil estándar de reflujo sin plomo. La temperatura máxima de pico en las juntas de soldadura del LED no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 230°C debe limitarse a 10 segundos. Consulte las recomendaciones detalladas del perfil para las tasas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento.
7. Información de Embalaje y Pedido
7.1 Especificación del Embalaje
Los LEDs se suministran típicamente en cintas portadoras embutidas enrolladas en carretes, aptas para el montaje automatizado pick-and-place. Se especifican las cantidades estándar por carrete (ej., 2000 o 4000 piezas por carrete). El carrete se envasa dentro de una bolsa barrera de humedad con una tarjeta indicadora de humedad.
7.2 Regla de Numeración de Modelos
El número de parte está estructurado para codificar atributos clave: Serie/Forma (ej., 34 para 3020), Número de Chips (S para único), Código de Lente (00 para sin lente, 01 con lente), Código de Color (L/C/W para temperaturas de blanco), Código Interno, Código de Flujo Luminoso (ej., E6) y Código de Tensión Directa (ej., D). Un ejemplo es T3400SLA-E6D.
8. Sugerencias de Aplicación
8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- Módulos LED y Módulos de Iluminación:Para paneles de luz, downlights y luminarias empotradas.
- Retroiluminación:Señalización y pantallas con iluminación lateral o directa.
- Iluminación Decorativa:Tiras, guirnaldas e iluminación de acento.
- Electrónica de Consumo:Iluminación indicadora o de estado.
8.2 Consideraciones de Diseño
- Gestión Térmica:Utilice un PCB con suficientes vías térmicas y, si es necesario, un núcleo metálico (MCPCB) para disipar el calor y mantener baja la temperatura de unión para una vida útil máxima y una salida estable.
- Accionamiento por Corriente:Utilice siempre un driver de corriente constante. La corriente de operación recomendada es de 150mA. Puede ser necesario reducir la corriente (derating) en entornos de alta temperatura ambiente.
- Óptica:El ángulo de visión de 110 grados es adecuado para iluminación difusa. Se pueden utilizar ópticas secundarias (lentes, reflectores) para modificar el patrón del haz.
- Protección contra ESD:Implemente procedimientos estándar de manejo de ESD durante el montaje, ya que los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas.
9. Comparación y Diferenciación Técnica
En comparación con los encapsulados más antiguos 3528, la serie 3020 suele ofrecer una mayor densidad de potencia (0.5W frente a 0.2W típico) en una huella ligeramente más pequeña, permitiendo diseños más compactos. El sistema estandarizado y detallado de clasificación tanto para flujo como para tensión proporciona una ventaja significativa para aplicaciones que requieren un ajuste preciso de color y brillo en grandes volúmenes de producción, reduciendo la necesidad de clasificación o calibración posterior por parte del usuario final.
10. Preguntas Frecuentes (FAQ)
10.1 ¿Cuál es la diferencia entre pedir por flujo mínimo vs. flujo típico?
La especificación define los rangos por un valor mínimo de flujo luminoso. Esto significa que todos los LEDs enviados cumplirán o superarán ese valor mínimo. El valor "típico" se proporciona como referencia, pero el flujo real puede ser mayor. Este sistema garantiza el rendimiento al tiempo que permite la variación normal de fabricación por encima del mínimo.
10.2 ¿Por qué es necesario el secado (baking) y puedo omitirlo si uso los LEDs rápidamente?
El secado (baking) es un proceso crítico para eliminar la humedad absorbida por el encapsulado plástico. Incluso una breve exposición al aire húmedo puede ser suficiente para causar daños durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. No es seguro omitir el secado basándose únicamente en el tiempo; se debe verificar el estado de la tarjeta indicadora de humedad dentro de la bolsa original para determinar si se requiere secado.
10.3 ¿Puedo accionar este LED a 200mA de forma continua?
Si bien 200mA es el límite absoluto máximo de corriente continua, operar a este nivel generará un calor significativo, reducirá la eficiencia (lúmenes por vatio) y podría acortar la vida útil del LED. La condición de operación recomendada es 150mA para un rendimiento y fiabilidad óptimos. La operación a 200mA requiere una gestión térmica excepcional.
11. Estudio de Caso de Diseño y Uso
11.1 Diseño de un Módulo LED de 12V
Escenario:Crear un módulo LED compacto de entrada 12V con 6 LEDs en serie.
Pasos de Diseño:
- Diseño Eléctrico:Seleccione LEDs del mismo rango de tensión (ej., Bin D: 3.0-3.1V). La tensión directa total para 6 LEDs será aproximadamente de 18.0V a 18.6V, que es superior a la alimentación de 12V. Por lo tanto, se requiere un driver de corriente constante elevador (boost), no una simple resistencia.
- Diseño Térmico:Monte los LEDs en un PCB de núcleo de aluminio (MCPCB). Calcule la disipación total de potencia (~0.5W por LED * 6 = 3W) y asegúrese de que la disipación de calor sea suficiente para mantener la temperatura del punto de soldadura del LED dentro del rango de operación especificado, idealmente por debajo de 60°C para una larga vida útil.
- Consistencia Óptica:Pida todos los LEDs del mismo rango de flujo luminoso (ej., E7) y del mismo rango de temperatura de color (ej., 40M5 para 4000K) para garantizar un brillo y color uniformes en todo el módulo.
- Montaje:Siga las guías de manejo de humedad y soldadura por reflujo con precisión para prevenir pérdidas de rendimiento.
12. Principios Técnicos
El LED funciona según el principio de electroluminiscencia en un chip semiconductor, típicamente basado en InGaN para LEDs blancos. Un chip emisor de luz azul está recubierto con una capa de fósforo. Parte de la luz azul es convertida por el fósforo en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo). La combinación de la luz azul restante y la luz convertida por el fósforo da como resultado la percepción de luz blanca. La proporción de luz azul a amarilla/roja determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT). El Índice de Reproducción Cromática (CRI) se mejora utilizando múltiples fósforos para llenar los huecos en el espectro. La tensión directa es una característica de la banda prohibida del material semiconductor y la construcción del chip.
13. Tendencias de la Industria
La tendencia general en LEDs SMD de potencia media como la serie 3020 es hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor consistencia de color (clasificación más estrecha) y una mayor fiabilidad a temperaturas de operación elevadas. También existe un impulso hacia valores de CRI más altos (90+) para aplicaciones que requieren una excelente fidelidad cromática, como la iluminación minorista y de museos. Además, la industria continúa refinando los materiales y procesos de encapsulado resistentes a la humedad para simplificar el manejo y mejorar la robustez para una gama más amplia de entornos de montaje. El desarrollo de nuevos sistemas de fósforos tiene como objetivo proporcionar una mejor calidad espectral y estabilidad durante la vida útil del LED.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |