Hoja de Datos Técnica del LED Blanco 0.2W de Chip Único Serie 3020 - Dimensiones 3.0x2.0mm - Voltaje 3.2V - Potencia 0.2W - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 3020 es un LED de montaje superficial (SMD) compacto y de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones de iluminación general que requieren fuentes de luz blanca confiables y energéticamente eficientes. Este LED blanco de chip único y 0.2W ofrece un equilibrio entre eficacia luminosa, rendimiento térmico y rentabilidad, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de productos de iluminación comercial e industrial.

Sus ventajas principales incluyen un tamaño compacto de 3.0mm x 2.0mm, un amplio ángulo de visión de 110 grados y una construcción robusta apta para procesos estándar de soldadura por reflujo. El mercado objetivo abarca unidades de retroiluminación, iluminación decorativa, luces indicadoras e integración en diversos productos electrónicos de consumo y señalización.

2. Parámetros y Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos (T_s=25°C)

Los siguientes parámetros definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al LED. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa (I_F):80 mA (Continua)
• Corriente Directa de Pulso (I_FP):120 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (P_D):280 mW
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +80°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +80°C
• Temperatura de Unión (T_j):125°C
• Temperatura de Soldadura (T_sld):230°C o 260°C durante 10 segundos (Reflujo)

2.2 Características Electro-Ópticas (T_s=25°C, I_F=60mA)

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

• Voltaje Directo (V_F):Típico 3.2V, Máximo 3.5V
• Voltaje Inverso (V_R):5V
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 10 µA
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):110°

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de una aplicación. El código de pedido define estos bins.

3.1 Regla de Numeración del Modelo

La estructura del número de parte es: T [Código de Forma] [Número de Chips] [Código de Lente] [Código Interno] - [Código de Flujo] [Código de CCT]. Por ejemplo, T3400SLA corresponde a una forma 3020 (34), chip único de baja potencia (S), sin lente (00), código interno A, con bins específicos de flujo y CCT definidos por el sufijo final.

3.2 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)

Los LEDs se clasifican en elipses de cromaticidad específicas en el diagrama CIE para garantizar uniformidad de color. Los bins estándar de pedido son:

• 2725K ±145K (Bin 27M5)
• 3045K ±175K (Bin 30M5)
• 3985K ±275K (Bin 40M5)
• 5028K ±283K (Bin 50M5)
• 5665K ±355K (Bin 57M7)
• 6530K ±510K (Bin 65M7)

Cada bin se define por un punto central de elipse (x, y), radios de eje mayor/menor y ángulo de rotación, cumpliendo con los estándares de elipse MacAdam de 5 o 7 pasos para un control de color estricto.

3.3 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo se clasifica por el valor mínimo a 60mA. Las tablas definen los rangos mínimo y típico de flujo para Blanco Cálido (2700-3700K), Blanco Neutro (3700-5000K) y Blanco Frío (5000-7000K), cada uno disponible en versiones estándar (CRI≥70) y de alto rendimiento de color (CRI≥80). Los códigos van desde D1 (ej., 18-19 lm mín.) hasta D8 (ej., 25-26 lm mín.).

3.4 Clasificación por Voltaje Directo

Para ayudar en la igualación de corriente en diseños con múltiples LEDs, V_Fse clasifica en pasos de 0.1V. Los bins son: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 Tolerancias de Medición

• Flujo Luminoso: ±7%
• Voltaje Directo: ±0.08V
• Índice de Reproducción Cromática (CRI): ±2
• Coordenadas de Cromaticidad: ±0.005

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva Característica Corriente-Voltaje (I-V)

La gráfica muestra la relación entre el voltaje directo y la corriente directa. La curva es típica para un LED basado en GaN, mostrando un aumento exponencial después del voltaje de encendido (~2.7V). Operar a la corriente recomendada de 60mA asegura una eficiencia y longevidad óptimas, evitando la región de alta corriente donde la eficiencia cae y la generación de calor aumenta significativamente.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra la dependencia de la salida de luz con la corriente de accionamiento. Aunque el flujo aumenta con la corriente, se vuelve sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y al aumento de la temperatura de unión. El punto de operación de 60mA se elige para equilibrar la salida y la eficacia. Accionar por encima del límite absoluto máximo (80mA continuos) reduce drásticamente la vida útil y la confiabilidad.

4.3 Distribución Espectral de Potencia (SPD)

La curva de energía espectral relativa muestra el espectro de emisión para diferentes rangos de CCT (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Los LEDs blanco frío tienen un pico azul más fuerte del chip y menos luz amarilla/roja convertida por fósforo, mientras que los LEDs blanco cálido muestran una emisión de fósforo ancha más pronunciada, resultando en un mayor contenido espectral rojo y una temperatura de color correlacionada más baja.

4.4 Temperatura de Unión vs. Energía Espectral Relativa

Esta gráfica ilustra el efecto de la temperatura de unión (T_j) en el espectro del LED. A medida que T_jaumenta, la salida espectral total típicamente disminuye (caída de eficiencia), y la longitud de onda pico puede desplazarse ligeramente. Una gestión térmica efectiva es crucial para mantener un punto de color y una salida de luz consistentes durante la vida útil del producto.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El paquete del LED tiene dimensiones de 3.0mm (largo) x 2.0mm (ancho). El dibujo dimensional especifica todas las medidas críticas, incluyendo la altura de la lente y la ubicación de las almohadillas. Las tolerancias se definen como ±0.10mm para dimensiones .X y ±0.05mm para dimensiones .XX.

5.2 Diseño de Almohadillas y Plantilla de Soldadura

Se proporcionan diagramas separados para el patrón de almohadillas recomendado en PCB y el diseño de la plantilla para pasta de soldar. El patrón de almohadillas asegura la formación adecuada de la junta de soldadura y la estabilidad mecánica. El diseño de la plantilla controla el volumen de pasta de soldar depositado, lo cual es crítico para lograr juntas de soldadura confiables sin puentes o soldadura insuficiente. Seguir estas directrices es esencial para un ensamblaje de alto rendimiento.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el paquete del LED. El diagrama de disposición de almohadillas también indica las conexiones de ánodo y cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para evitar polarización inversa, lo que puede dañar el LED a voltajes que excedan la clasificación de voltaje inverso (5V).

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado (Baking)

El paquete del LED 3020 es sensible a la humedad (clasificado MSL según IPC/JEDEC J-STD-020C). La exposición a la humedad ambiental después de abrir la bolsa barrera contra la humedad puede provocar agrietamiento tipo "popcorn" o delaminación durante la soldadura por reflujo debido a la rápida expansión del vapor.

• Almacenamiento:Las bolsas sin abrir deben almacenarse por debajo de 30°C/85% HR. Después de abrir, almacenar a 5-30°C con la humedad lo más baja posible (<20% HR recomendado).
• Vida Útil en Planta:El tiempo entre la apertura de la bolsa y el reflujo debe controlarse. Verifique la tarjeta indicadora de humedad dentro de la bolsa inmediatamente al abrirla.
• Condiciones de Secado (Baking):Si los LEDs han estado expuestos a humedad más allá de las especificaciones, deben secarse antes del reflujo. Secado recomendado: 60°C durante 24 horas en el carrete original. No exceder los 60°C. Usar dentro de 1 hora después del secado o almacenar en un gabinete seco (<20% HR).

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED puede soportar una temperatura máxima de reflujo de 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos. Es aplicable un perfil de reflujo estándar sin plomo (SAC305). Asegúrese de controlar la tasa de aumento de temperatura para minimizar el choque térmico. No se debe exceder la clasificación de temperatura máxima de soldadura proporcionada para evitar dañar la lente de epoxi, el fósforo o las uniones de alambre.

7. Información de Empaque y Pedido

Los LEDs se suministran típicamente en cinta y carrete para ensamblaje automatizado pick-and-place. El tamaño específico del carrete y la cantidad de empaque deben confirmarse con el proveedor. El pedido se realiza utilizando el número de modelo completo, que especifica todos los parámetros clasificados: forma, número de chips, lente, CCT y flujo luminoso. Combinaciones de bins personalizadas fuera de la oferta estándar pueden estar disponibles bajo pedido.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Retroiluminación:Paneles con iluminación lateral o directa para LCDs, señalización y pantallas.
• Iluminación Decorativa:Iluminación de acento, iluminación de contorno e iluminación ambiental.
• Iluminación General:Integrado en bombillas, tubos y paneles como un arreglo.
• Luces Indicadoras:Indicadores de estado en electrodomésticos y electrónicos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Accionamiento de Corriente:Utilice un controlador de corriente constante, no una fuente de voltaje constante, para una salida de luz estable y consistente. La corriente de operación recomendada es de 60mA.
• Gestión Térmica:A pesar de su baja potencia, un disipador de calor efectivo es vital para mantener el flujo luminoso, la estabilidad del color y una larga vida útil. Asegúrese de que el PCB tenga vías térmicas y área de cobre adecuadas conectadas a la almohadilla térmica del LED (si aplica) o a las almohadillas del cátodo.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 110 grados proporciona una iluminación amplia y difusa. Para haces enfocados, se requieren ópticas secundarias (lentes, reflectores).
• Distribución Eléctrica:Mantenga las trazas de accionamiento cortas y anchas para minimizar la caída de voltaje. En arreglos, considere conectar los LEDs en serie cuando sea posible para asegurar corriente idéntica, o use cadenas paralelas con resistencias limitadoras de corriente individuales, seleccionando LEDs del mismo bin V_Fpara un mejor equilibrio de corriente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con paquetes más antiguos como el 3528, el 3020 ofrece un tamaño más compacto, permitiendo potencialmente una mayor densidad de diseño. Su diseño de chip único y 0.2W proporciona un buen equilibrio para aplicaciones que necesitan más luz que un LED típico de 0.1W pero donde el desafío térmico de un LED de 0.5W o 1W es prohibitivo. El amplio ángulo de haz de 110 grados es un diferenciador clave frente a LEDs de ángulo más estrecho, eliminando la necesidad de difusores en muchas aplicaciones y proporcionando una iluminación más uniforme.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre el voltaje directo típico y el máximo?

El V_Ftípico (3.2V) es el valor esperado para la mayoría de las unidades en condiciones de prueba. El V_Fmáximo (3.5V) es el límite superior garantizado por la especificación. Su circuito controlador debe diseñarse para suministrar la corriente requerida incluso si el V_Fdel LED está en el valor máximo, especialmente cuando los LEDs están conectados en serie.

10.2 ¿Puedo accionar este LED a 80mA continuamente?

Aunque 80mA es la clasificación de corriente continua absoluta máxima, operar en este límite generará más calor, reducirá la eficacia luminosa (lm/W), acelerará la depreciación del lumen y potencialmente acortará la vida útil del LED. Para un rendimiento y confiabilidad óptimos, se debe utilizar la corriente de operación recomendada de 60mA.

10.3 ¿Por qué es necesario el secado (baking) y cómo sé si mis LEDs lo necesitan?

El secado elimina la humedad absorbida del paquete plástico para prevenir daños durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura. Verifique la tarjeta indicadora de humedad dentro de la bolsa barrera sellada inmediatamente al abrirla. Si la tarjeta muestra que se ha excedido el límite de exposición a la humedad (ej., el punto rosa es más oscuro que la referencia), o si la bolsa ha estado abierta en un ambiente húmedo más allá de la vida útil en planta permitida, se requiere secado.

10.4 ¿Cómo interpreto el código de bin de flujo luminoso (ej., D5)?

El código de flujo (D5) corresponde a un valor mínimo de flujo luminoso a 60mA para un bin de CCT y CRI dado. Por ejemplo, un LED Blanco Frío (5000-7000K), CRI≥70 con código D5 tiene un flujo mínimo de 22 lúmenes y un máximo típico de 23 lúmenes. Debe diseñar su sistema basándose en el valor mínimo para asegurar que se cumplan los objetivos de rendimiento incluso con unidades de clasificación más baja.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de una Barra de LED Lineal.Un diseñador está creando una barra de luz de 24V y 0.6 metros utilizando el LED 3020. Apuntando a una iluminancia específica, calculan que necesitan 60 LEDs. Para alimentar desde 24V, deciden usar 7 LEDs en serie (7 * 3.2V_típ= 22.4V), dejando margen para el regulador de corriente. Crearían 8 cadenas paralelas de 7 LEDs en serie (56 LEDs en total). Para garantizar un brillo uniforme, especifican que todos los LEDs sean del mismo bin de CCT (ej., Blanco Neutro 4000K, bin 40M5) y un bin de flujo ajustado (ej., D5). También especifican el mismo bin V_F(ej., bin F: 3.2-3.3V) para mejorar el equilibrio de corriente entre las 8 cadenas paralelas. El PCB se diseña con una capa de cobre de 2 onzas y vías térmicas bajo las almohadillas de los LEDs conectadas a un sustrato de aluminio para disipación de calor. Las instrucciones de ensamblaje exigen secar los carretes si la humedad en la planta de fábrica es alta, seguido de un proceso de reflujo controlado utilizando el perfil recomendado.

12. Introducción al Principio de Operación

Un LED blanco es fundamentalmente un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su energía de banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (el chip), liberando energía en forma de fotones. Esta emisión primaria está típicamente en el espectro azul o ultravioleta para chips basados en GaN. Para producir luz blanca, una parte de esta luz primaria es absorbida por un recubrimiento de fósforo (comúnmente granate de itrio y aluminio dopado con cerio - YAG:Ce) depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo convierte los fotones de alta energía azul/UV en un amplio espectro de luz amarilla de menor energía. La mezcla de la luz azul restante del chip y la luz amarilla convertida del fósforo aparece blanca al ojo humano. Al ajustar la composición y el grosor del fósforo, se pueden lograr diferentes Temperaturas de Color Correlacionadas (CCT) desde blanco cálido hasta blanco frío.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en LEDs SMD como el 3020 es hacia una mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática (valores más altos de CRI y R9 para la reproducción del rojo) y una mayor consistencia de color (clasificación más estricta). También hay un enfoque en una mayor confiabilidad y longevidad bajo temperaturas de operación más altas, impulsado por la demanda de luminarias más compactas. Además, la industria continúa desarrollando materiales de paquete más robustos y resistentes a la humedad para simplificar los procesos de manejo y ensamblaje. El impulso hacia la iluminación "centrada en el ser humano" está llevando a LEDs con CCT ajustable y optimización espectral para apoyar los ritmos circadianos. Si bien esta hoja de datos describe un LED blanco estándar, la tecnología de paquete subyacente es una plataforma que puede adaptarse para estas características de rendimiento en avance.