Hoja de Datos de LED Cerámico 3535 Serie T19 - 3.5x3.5x1.6mm - Voltaje 1.8-3.6V - Potencia hasta 3.6W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La Serie T19 representa un encapsulado LED de alto rendimiento basado en cerámica, diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. El factor de forma 3535 (3.5mm x 3.5mm) proporciona una plataforma robusta para una gestión térmica eficiente y una alta salida luminosa. Esta serie está diseñada para operar de manera confiable bajo condiciones de alta corriente, lo que la hace adecuada para soluciones de iluminación profesional e industrial donde la longevidad y el rendimiento consistente son críticos.

2. Características Clave y Aplicaciones

2.1 Características Principales

• Alto Flujo Luminoso y Eficacia:Ofrece una salida de luz superior por unidad de potencia eléctrica, mejorando la eficiencia energética.
• Operación a Alta Corriente:Diseñado específicamente para manejar corrientes directas elevadas, soportando una iluminación más brillante.
• Baja Resistencia Térmica:El sustrato cerámico y el diseño del encapsulado facilitan una excelente disipación de calor desde la unión del LED, lo cual es crucial para mantener el rendimiento y la vida útil.
• Compatible con Soldadura por Reflujo sin Plomo:Adecuado para procesos de montaje modernos y respetuosos con el medio ambiente.

2.2 Aplicaciones Objetivo

• Luminarias para iluminación exterior y arquitectónica.
• Sistemas de iluminación especializada para horticultura.
• Iluminación escénica y de entretenimiento.
• Luces de señalización y traseras para automoción.

3. Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza sigue la estructura:T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. Los elementos clave incluyen:

• Código de Tipo (X1):'19' identifica este encapsulado Cerámico 3535.
• Código de CCT/Color (X2):Códigos como BL (Azul), GR (Verde), YE (Amarillo), RE (Rojo), PA (Ámbar PC), CW (RGB), FW (RGBW).
• Recuento de Chips en Serie/Paralelo (X4, X5):Indica la configuración interna (1-Z).
• Código de Color (X7):Especifica estándares de rendimiento como ANSI (M), ERP (F), o variantes de alta temperatura (R, T).

Este sistema permite una identificación precisa de las características eléctricas, ópticas y térmicas del LED.

4. Límites Absolutos Máximos y Características Eléctricas/Ópticas

4.1 Límites Absolutos Máximos (Ta=25°C)

Estos son límites de estrés que no deben excederse, ni siquiera momentáneamente, para evitar daños permanentes.

• Corriente Directa (IF):Rojo: 700 mA; Verde/Azul: 1000 mA.
• Corriente Directa de Pulso (IFP):Rojo: 800 mA; Verde/Azul: 1500 mA (Ancho de Pulso ≤100μs, Ciclo de Trabajo ≤10%).
• Disipación de Potencia (PD):Rojo: 1820 mW; Verde/Azul: 3600 mW.
• Voltaje Inverso (VR):5 V.
• Temperatura de Operación/Almacenamiento:-40°C a +105°C.
• Temperatura de Unión (Tj):Rojo: 105°C; Verde/Azul: 125°C.
• Temperatura de Soldadura:230°C o 260°C de pico durante un máximo de 10 segundos durante el reflujo.

4.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

Rendimiento típico bajo condiciones de prueba estándar (IF=350mA).

• Voltaje Directo (VF):Rojo: 1.8-2.6 V; Verde/Azul: 2.8-3.6 V. (Tolerancia: ±0.1V)
• Longitud de Onda Dominante (λD):Rojo: 615-630 nm; Verde: 520-535 nm; Azul: 450-460 nm. (Tolerancia: ±2.0nm)
• Corriente Inversa (IR):Máx. 10 μA a VR=5V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Típico 120 grados.
• Resistencia Térmica (Rth j-sp):De la unión al punto de soldadura: Típico 5 °C/W.
• Descarga Electroestática (ESD):Resiste 2000 V (Modelo de Cuerpo Humano).
• Flujo Luminoso:Varía según el color y la clasificación (ver Sección 5). (Tolerancia: ±7%)

5. Estructura de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia del color y el brillo, los LEDs se clasifican en grupos (bins).

5.1 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (IF=350mA)

• Rojo:R6 (615-620nm), R1 (620-625nm), R2 (625-630nm).
• Verde:GF (520-525nm), GG (525-530nm), G8 (530-535nm).
• Azul:B2 (450-455nm), B3 (455-460nm).

5.2 Clasificación por Flujo Luminoso (IF=350mA)

• Rojo:AP (51-58 lm) a AT (80-88 lm).
• Verde:AZ (112-120 lm) a BD (150-160 lm).
• Azul:AH (18-22 lm) a AL (30-37 lm).

5.3 Clasificación por Voltaje Directo (IF=350mA)

Códigos desde C3 (1.8-2.0V) hasta L3 (3.4-3.6V), permitiendo la selección para requisitos específicos del driver.

6. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos clave (referenciados como Fig 1-10) que ilustran el rendimiento bajo condiciones variables. Estos son esenciales para el diseño.

6.1 Características Espectrales y Angulares

• Espectro de Color (Fig 1):Muestra la distribución espectral de potencia, crítica para aplicaciones sensibles al color.
• Ángulo de Visión (Fig 7):Confirma el patrón de emisión Lambertiano típico de 120°.

6.2 Dependencias de Corriente, Voltaje y Temperatura

• Intensidad Relativa vs. Corriente Directa (Fig 3):Muestra cómo escala la salida de luz con la corriente, importante para la selección de corriente de manejo y regulación.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Fig 4):La curva IV es vital para el diseño térmico y eléctrico del circuito driver.
• Longitud de Onda vs. Temperatura Ambiente (Fig 2):Indica el desplazamiento del color con la temperatura, relevante para la gestión térmica.
• Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura Ambiente (Fig 5):Demuestra la reducción de la salida de luz al aumentar la temperatura, destacando la necesidad de un enfriamiento efectivo.
• Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura Ambiente (Fig 6):Muestra el coeficiente de temperatura negativo de Vf.
• Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente (Fig 8, 9, 10):Estas curvas de reducción de potencia (derating) para LEDs Rojos, Verdes y Azules soncríticas. Definen la corriente de operación segura máxima a cualquier temperatura ambiente dada para evitar exceder el límite de temperatura de unión.

7. Información Mecánica y del Encapsulado

7.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado cerámico 3535 tiene un tamaño de cuerpo de 3.5mm x 3.5mm con una altura típica de aproximadamente 1.6mm. Los planos dimensionales proporcionan medidas exactas para la planificación de la huella en la PCB. Las tolerancias son típicamente ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario.

7.2 Identificación de Polaridad

Importante:La polaridad difiere según el tipo de chip.

• LEDs Verdes y Azules: El Pad 1 es el Ánodo (+), el Pad 2 es el Cátodo (-).
• LEDs Rojos: El Pad 2 es el Ánodo (+), el Pad 1 es el Cátodo (-).

Una conexión de polaridad incorrecta impedirá que el LED se ilumine.

7.3 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura confiable y una transferencia térmica óptima a la PCB. Adherirse a este diseño recomendado minimiza los defectos de soldadura y maximiza la eficiencia de disipación de calor.

8. Pautas de Soldadura y Montaje

8.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de reflujo sin plomo. Los parámetros clave del perfil incluyen:

• Temperatura Máxima del Cuerpo del Encapsulado (Tp):Máximo 260°C.
• Tiempo por encima del Líquido (TL=217°C):60 a 150 segundos.
• Tiempo dentro de 5°C del Pico (Tp):Máximo 30 segundos.
• Tasa de Calentamiento (TL a Tp):Máximo 3°C/segundo.
• Tasa de Enfriamiento (Tp a TL):Máximo 6°C/segundo.
• Tiempo Total del Ciclo (25°C al Pico):Máximo 8 minutos.

Seguir este perfil previene el choque térmico y asegura la integridad de la unión soldada.

9. Embalaje y Manipulación

9.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora embutida para montaje automatizado pick-and-place.

• Cantidad por Carrete:Máximo 1000 piezas.
• Tolerancia Acumulativa:±0.25mm por cada 10 pasos.

El carrete está etiquetado con el número de pieza, código de datos de fabricación y cantidad.

9.2 Almacenamiento y Manipulación

Los LEDs deben almacenarse en su embalaje original, a prueba de humedad, en un ambiente controlado (recomendado: <30°C / 60% HR). Utilice precauciones estándar contra ESD durante la manipulación. Después de abrir el embalaje sensible a la humedad, siga las pautas de vida útil en planta o realice un secado (bake) según los procedimientos estándar IPC/JEDEC antes del reflujo si se excede dicho tiempo.

10. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

10.1 Gestión Térmica

Este es el factor más crítico para la fiabilidad y el rendimiento a largo plazo. A pesar de la baja resistencia térmica (5°C/W típ.), un disipador de calor diseñado adecuadamente es obligatorio, especialmente a altas corrientes.

• Utilice una PCB multicapa con vías térmicas bajo el pad del LED conectadas a grandes planos de cobre.
• Para aplicaciones de alta potencia, considere una PCB con núcleo de aluminio (MCPCB) o una solución de refrigeración activa.
• Consulte siempre las curvas de reducción de potencia de Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente (Fig 8-10) para seleccionar una corriente de operación segura para la peor temperatura de su aplicación.

10.2 Alimentación Eléctrica

• Alimente el LED con una fuente de corriente constante, no de voltaje constante, para una salida de luz estable y una larga vida útil.
• Tenga en cuenta la clasificación de voltaje directo y su tolerancia al diseñar el voltaje de cumplimiento del driver.
• Considere implementar un arranque suave o limitación de corriente de entrada en el circuito driver.
• Para operación en pulso (IFP), adhiérase estrictamente a los límites especificados de ancho de pulso (≤100μs) y ciclo de trabajo (≤10%).

10.3 Diseño Óptico

• El ángulo de visión de 120° es adecuado para iluminación general. Para haces más estrechos, se requieren ópticas secundarias (lentes).
• Seleccione las clasificaciones apropiadas de longitud de onda y flujo en la etapa de diseño para garantizar la consistencia del color y la uniformidad del brillo en una luminaria con múltiples LEDs.

11. Comparativa Técnica y Ventajas

El encapsulado cerámico 3535 ofrece ventajas distintivas sobre los LEDs SMD de plástico tradicionales (como 2835 o 5050) en escenarios de alta potencia:

• Rendimiento Térmico Superior:El material cerámico tiene una conductividad térmica mucho mayor que el plástico, lo que conduce a una temperatura de unión más baja al mismo nivel de potencia, lo que se traduce directamente en una mayor vida útil y una mayor salida de luz mantenida (L70/L90).
• Mayor Capacidad de Potencia:Capaz de soportar corrientes de manejo más altas (hasta 1000mA/1500mA en pulso) debido a una mejor disipación de calor.
• Fiabilidad Mejorada:La cerámica es más resistente al estrés por ciclos térmicos y a la humedad, lo que la hace ideal para entornos hostiles como la iluminación exterior.
• Punto de Color Estable:Una mejor estabilidad térmica minimiza el desplazamiento del color con el tiempo y las condiciones de operación.

12. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el principal beneficio del encapsulado cerámico?

R: El beneficio principal es la excelente gestión térmica, que permite corrientes de manejo más altas, una mejor fiabilidad y menos degradación del rendimiento con el tiempo en comparación con los encapsulados de plástico.

P: ¿Por qué son diferentes la polaridad y las corrientes máximas para los LEDs Rojos frente a los Verdes/Azules?

R: Esto se debe a los diferentes materiales semiconductores utilizados (por ejemplo, AlInGaP para Rojo, InGaN para Verde/Azul), que tienen diferentes características eléctricas y eficiencia.

P: ¿Cómo elijo la corriente directa correcta para mi diseño?

R: Comience con la corriente de prueba típica (350mA). Para un mayor brillo, aumente la corriente perodebeconsultar las curvas de reducción de potencia (Fig 8-10) basándose en la temperatura ambiente máxima estimada de su sistema y la resistencia térmica para asegurarse de que no se excede Tj. Nunca exceda el Límite Absoluto Máximo para la corriente continua.

P: ¿Qué significa el 'Código de Color' (por ejemplo, M, F, R) en el número de pieza?

R: Se refiere al estándar de rendimiento o clasificación de temperatura contra el cual se clasifica el LED. Por ejemplo, 'M' es para las clasificaciones estándar ANSI, mientras que 'R' y 'T' indican clasificaciones para operación a temperaturas de unión más altas (estándares ANSI de 85°C y 105°C, respectivamente).

13. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Proyector de Alta Potencia para Exteriores.

1. Requisito:Alta salida de lúmenes, robusto para uso exterior, larga vida útil (>50,000 horas L70).
2. Selección del LED:Se elige el encapsulado cerámico 3535 por su robustez térmica. Se seleccionan LEDs Verdes de la clasificación de flujo 'BD' (150-160 lm @350mA) por su alta eficacia.
3. Diseño Térmico:Se utiliza una MCPCB de aluminio con una base de 3mm de espesor. Se ejecuta una simulación térmica para asegurar que la temperatura de unión del LED permanezca por debajo de 110°C a una temperatura ambiente de 40°C.
4. Diseño Eléctrico:El driver se configura a una corriente constante de 700mA. Refiriéndose a la Fig 9, a 40°C ambiente, la corriente máxima permitida está muy por encima de 700mA, proporcionando un margen de seguridad. El rango de voltaje de salida del driver acomoda la clasificación Vf (por ejemplo, H3: 2.8-3.0V).
5. Diseño Óptico:Se añade una óptica secundaria (lente) para lograr el ángulo de haz deseado para iluminación de inundación.
6. Resultado:Una luminaria confiable y de alta salida que mantiene el brillo y el color a lo largo de su vida útil gracias a la gestión térmica efectiva habilitada por el encapsulado LED cerámico.

14. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados (por ejemplo, AlInGaP para rojo/naranja, InGaN para azul/verde). El encapsulado cerámico sirve principalmente como soporte mecánico, interconexión eléctrica y, lo más importante, como una vía térmica altamente eficiente para conducir el calor desde el chip semiconductor (die) hacia la placa de circuito impreso y el disipador de calor.

15. Tendencias Tecnológicas

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia y una fiabilidad mejorada. Los encapsulados cerámicos como el 3535 son parte de esta tendencia, permitiendo estos avances al resolver los desafíos térmicos. Los desarrollos futuros pueden incluir:

• Mayor Eficacia:Las mejoras continuas en el crecimiento epitaxial y el diseño de chips empujan los límites teóricos de la salida de luz.
• Encapsulado Avanzado:Integración de múltiples chips de color (RGB, RGBW) dentro de un solo encapsulado cerámico para luminarias de color ajustable, o encapsulado a escala de chip (CSP) para un rendimiento térmico aún mejor.
• Integración Inteligente:Incorporación de ICs de control o sensores directamente en el encapsulado LED para sistemas de iluminación inteligente.
• Espectros Especializados:Mayor optimización de espectros para iluminación centrada en el ser humano (HCL) y horticultura (por ejemplo, rojo lejano, UV).

El impulso fundamental es proporcionar fuentes de luz más controlables, eficientes y duraderas para una gama cada vez mayor de aplicaciones.