Hoja de Datos Técnica del LED Blanco Cerámico 3535 de 3W - Dimensiones 3.5x3.5x?mm - Voltaje 3.2V - Potencia 3W

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED blanco de alta potencia de 3W de la serie Cerámica 3535. Este componente está diseñado para aplicaciones que requieren un alto flujo luminoso y un rendimiento fiable en entornos térmicos exigentes. El sustrato cerámico ofrece una excelente conductividad térmica, lo que lo hace adecuado para operación a alta corriente y uso prolongado.

1.1 Posicionamiento del Producto y Ventajas Principales

La ventaja principal de esta serie de LED radica en su encapsulado cerámico. En comparación con los encapsulados plásticos tradicionales, la cerámica proporciona una disipación de calor superior, lo que se traduce directamente en una mayor fiabilidad a largo plazo, una salida de color estable y una vida operativa extendida, especialmente cuando se alimenta a corrientes altas como los 700mA típicos especificados. La huella 3535 es un estándar común de la industria, lo que facilita su diseño e integración o sustitución.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está dirigido a aplicaciones de iluminación profesional donde el rendimiento y la longevidad son críticos. Los casos de uso típicos incluyen:

• Iluminación industrial de alta potencia (High-bay)
• Downlights y focos comerciales
• Iluminación de áreas exteriores
• Iluminación hortícola especializada
• Cualquier aplicación que requiera fuentes de luz blanca robustas y de alta potencia.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Todos los parámetros se especifican a una temperatura del punto de soldadura (Ts) de 25°C, salvo que se indique lo contrario.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores representan los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa (IF):1000 mA (DC)
• Corriente Directa de Pulso (IFP):1400 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (PD):3400 mW
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +100°C
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°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 Electro-Ópticas (Típicas/Máximas)

• Voltaje Directo (VF):3.2V / 3.6V (a IF=700mA)
• Voltaje Inverso (VR):5V
• Corriente Inversa (IR):50 µA (máx.)
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120° (típico)

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LED se clasifica según un sistema de binning multiparámetro para garantizar la consistencia del color y el rendimiento.

3.1 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)

El producto está disponible en CCT estándar que van desde 2700K (blanco cálido) hasta 8000K (blanco frío). Cada CCT se define por una región de cromaticidad específica en el diagrama CIE (por ejemplo, 2700K corresponde a las regiones 8A, 8B, 8C, 8D). Esto garantiza que la luz blanca emitida se encuentre dentro de un espacio de color preciso.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo se clasifica por la salida mínima a 700mA. Los bins se definen mediante un código (por ejemplo, 2H, 2J, 2K) con valores de flujo luminoso mínimo y típico asociados en lúmenes. Por ejemplo, un LED blanco neutro de 70 CRI (3700-5000K) en el bin 2L tiene un flujo mínimo de 172 lm y un flujo típico de 182 lm. Nota: Los envíos garantizan el flujo mínimo y la región de cromaticidad CCT; el flujo real puede ser mayor.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo también se clasifica para ayudar en el diseño del circuito de regulación de corriente.

• Código 2:VF = 2.8V a 3.0V
• Código 3:VF = 3.0V a 3.2V
• Código 4:VF = 3.2V a 3.4V

3.4 Regla de Numeración del Modelo

El modelo del producto sigue un código estructurado: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Los dígitos indican, en orden: serie del producto, código del encapsulado (por ejemplo, '19' para Cerámica 3535), código del número de chips (por ejemplo, 'P' para un solo dado de alta potencia), código de lente/óptica, código de color luminoso (por ejemplo, 'L' para blanco cálido, 'C' para blanco neutro, 'W' para blanco frío), código interno, código del bin de flujo luminoso y código del bin de voltaje directo.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dibujo de Contorno y Dimensiones

El LED utiliza un encapsulado cerámico estándar de 3.5mm x 3.5mm. Los dibujos dimensionales detallados muestran la vista superior, la vista lateral y las medidas críticas. Las tolerancias se especifican como ±0.10mm para dimensiones .X y ±0.05mm para dimensiones .XX.

4.2 Patrón de Pads Recomendado y Diseño de Plantilla

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para el diseño del PCB, asegurando una soldadura y conexión térmica adecuadas. También se recomienda un diseño de plantilla correspondiente para controlar el volumen de pasta de soldadura durante el ensamblaje por reflujo, lo cual es crucial para lograr una junta de soldadura fiable y una ruta térmica óptima hacia el PCB.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

La curva I-V es esencial para el diseño del driver. Muestra la relación no lineal entre la corriente y el voltaje, siendo el voltaje directo típico de 3.2V a 700mA. Los diseñadores deben utilizar un driver de corriente constante para garantizar una operación estable y prevenir la fuga térmica.

5.2 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo

Esta curva ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Normalmente muestra una relación sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y al aumento de la temperatura de unión. Operar a los 700mA recomendados proporciona un equilibrio entre la salida y la eficacia.

5.3 Distribución Espectral de Potencia y Efectos de la Temperatura de Unión

La curva de distribución espectral de potencia relativa muestra la intensidad de la luz a través de las longitudes de onda para un LED blanco, que es una combinación de la emisión del dado azul y la conversión del fósforo. Una curva separada muestra cómo el espectro puede desplazarse al aumentar la temperatura de unión, lo que puede afectar al punto de color (cromaticidad) y requiere una gestión térmica adecuada en el diseño final.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con perfiles de reflujo estándar sin plomo. La temperatura máxima del cuerpo durante la soldadura no debe exceder los 230°C durante 10 segundos o los 260°C durante 10 segundos. Es fundamental seguir el perfil de temperatura recomendado para evitar dañar el dado interno, los alambres de unión (wire bonds) o el fósforo.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Manipular con las precauciones ESD apropiadas. Almacenar en un entorno seco y controlado dentro del rango de temperatura especificado (-40°C a +100°C) para prevenir la absorción de humedad, que puede causar el efecto "palomitas" (popcorning) durante el reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Empaquetado en Cinta y Carrete

El producto se suministra en cinta portadora con relieve enrollada en carretes, adecuada para máquinas de ensamblaje automático pick-and-place. Se proporcionan las dimensiones detalladas de los bolsillos de la cinta portadora y las especificaciones del carrete para garantizar la compatibilidad con el equipo de fabricación.

7.2 Especificación de Embalaje

Las especificaciones incluyen la cantidad por carrete, carretes por caja interior y cajas por cartón de envío. Un embalaje adecuado garantiza que los componentes estén protegidos durante el transporte y el almacenamiento.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Gestión Térmica

Este es el aspecto más crítico al diseñar con LED de alta potencia. El encapsulado cerámico tiene una baja resistencia térmica, pero esta ventaja se pierde sin una ruta térmica adecuada. El PCB debe tener un diseño térmicamente conductor, a menudo utilizando PCB de núcleo metálico (MCPCB) o sustratos metálicos aislados (IMS), con un disipador de calor adecuado para mantener la temperatura de unión muy por debajo del valor máximo de 125°C, garantizando así una larga vida y un rendimiento estable.

8.2 Alimentación Eléctrica

Utilizar siempre un driver LED de corriente constante. El bin de voltaje (Código 2, 3 o 4) debe considerarse al diseñar el voltaje de cumplimiento del driver. Asegurarse de que la corriente del driver coincida con el punto de operación previsto (por ejemplo, 700mA) y que tenga protecciones adecuadas contra sobrecorriente, sobretensión y circuitos abiertos/cortocircuitos.

8.3 Diseño Óptico

El LED tiene un amplio ángulo de visión de 120 grados. Para iluminación direccional, se requieren ópticas secundarias (lentes o reflectores). Los planos mecánicos proporcionan las dimensiones necesarias para diseñar o seleccionar ópticas compatibles.

9. Comparación Técnica y Diferenciación

El diferenciador clave de este LED cerámico 3535 en comparación con los encapsulados plásticos 3535 estándar es su rendimiento térmico. El material cerámico suele ofrecer una menor resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura, permitiéndole manejar corrientes de accionamiento más altas u operar a una temperatura de unión más baja para la misma corriente, mejorando directamente la vida útil (métricas L70, L90) y reduciendo el cambio de color con el tiempo. Esto lo hace preferible para aplicaciones de alta fiabilidad o alto estrés.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED a 1000mA de forma continua?

Aunque el valor máximo absoluto es de 1000mA, la condición de operación típica es de 700mA. La operación continua a 1000mA generaría significativamente más calor, llevando la temperatura de unión hacia su límite y reduciendo drásticamente la vida útil, pudiendo causar además un cambio de color. No se recomienda sin una gestión térmica excepcional y comprendiendo la reducción de fiabilidad.

10.2 ¿Qué significa el bin de flujo luminoso "mínimo"?

El valor mínimo está garantizado; cualquier LED enviado en ese bin cumplirá o superará esa salida luminosa bajo condiciones de prueba estándar. El valor típico es la salida promedio que se puede esperar. La hoja de datos señala que el producto enviado puede exceder el valor mínimo del bin, pero siempre se adherirá a la región de cromaticidad CCT especificada.

10.3 ¿Cómo interpreto el binning de CCT con códigos como 5A, 5B, 5C, 5D?

Estos son cuadriláteros (o regiones) específicos en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Un LED con una CCT nominal de 4000K tendrá sus coordenadas de color dentro de una de estas cuatro regiones predefinidas (5A, 5B, 5C o 5D). Este sistema garantiza una estrecha consistencia de color dentro de un lote y entre lotes pedidos con la misma especificación.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar una luminaria high-bay de 50W utilizando múltiples LEDs.
Pasos de Diseño:
1. Salida Objetivo:Determinar los lúmenes totales requeridos.
2. Selección del LED:Elegir un bin de flujo (por ejemplo, 2M para ~190 lm típicos a 700mA). Calcular el número de LEDs: objetivo 50,000 lm / 190 lm por LED ≈ 263 LEDs. En la práctica, se deben tener en cuenta las pérdidas ópticas y térmicas.
3. Diseño Térmico:Para 263 LEDs a 3.2V, 0.7A cada uno, la potencia eléctrica total es de ~589W. Suponiendo una eficiencia del 40% desde la red, ~353W son calor. Es necesario un disipador masivo con refrigeración activa o distribuirlo en múltiples módulos.
4. Diseño Eléctrico:Utilizar múltiples drivers de corriente constante, cada uno alimentando una cadena serie-paralelo de LEDs, asegurando que el voltaje directo total de cada cadena esté dentro del rango de cumplimiento del driver, considerando el bin VF.
5. Diseño Óptico:Utilizar lentes secundarias individuales o un reflector grande único para lograr el patrón de haz y la distribución de luz deseados.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED blanco funciona según el principio de electroluminiscencia en un semiconductor y la conversión de fósforo. Un chip semiconductor de banda prohibida directa (típicamente nitruro de galio e indio - InGaN) emite luz azul cuando los electrones se recombinan con los huecos a través de la banda prohibida bajo polarización directa. Esta luz azul luego golpea una capa de material fosforescente (típicamente granate de itrio y aluminio - YAG:Ce) depositada sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz en un espectro más amplio en la región amarilla. La combinación de la luz azul restante y la emisión amarilla amplia es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción exacta de azul a amarillo, y la composición específica del fósforo, determinan la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI) de la luz blanca.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una fiabilidad mejorada y una mejor calidad del color. Las tendencias relevantes para este encapsulado cerámico 3535 incluyen:
Mayor Eficacia:Mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna del dado azul y en la eficiencia de conversión del fósforo.
Calidad del Color:Desarrollo de sistemas de fósforo con CRI más alto (Ra >90) y valores R9 (rojo saturado) mejorados para una mejor reproducción cromática, especialmente en iluminación minorista y de museos.
Gestión Térmica:Refinamiento continuo de materiales de encapsulado cerámicos y otros de alta conductividad térmica (por ejemplo, basados en silicio, compuestos) para reducir aún más la resistencia térmica, permitiendo mayores densidades de potencia.
Miniaturización e Integración:Si bien la huella 3535 sigue siendo popular, existe una tendencia hacia encapsulados a escala de chip (CSP) y módulos integrados que combinan múltiples chips LED, drivers y, a veces, sensores en una sola unidad más fácil de ensamblar, aunque estos a menudo sacrifican parte del rendimiento térmico de un encapsulado cerámico dedicado como este.