Hoja de Datos Técnica del LED Amarillo de 1W Serie Cerámica 3535 - Dimensiones 3.5x3.5x?mm - Voltaje 2.2V - Potencia 1W

1. Descripción General del Producto

La serie Cerámica 3535 es un LED de montaje superficial de alta potencia diseñado para aplicaciones que requieren un rendimiento robusto y una gestión térmica fiable. El sustrato cerámico ofrece una excelente disipación de calor, lo que lo hace adecuado para operación a alta corriente y entornos exigentes. Este modelo específico, T1901PYA, es un LED Amarillo de 1W, caracterizado por su alto flujo luminoso y rendimiento estable en un amplio rango de temperaturas.

Las ventajas principales de esta serie incluyen una conductividad térmica superior en comparación con los encapsulados plásticos estándar, lo que conduce a una mayor vida útil y un mantenimiento de la salida luminosa. Los mercados objetivo incluyen iluminación automotriz (interior y señalización), iluminación industrial, iluminación de naves altas e iluminación especializada donde la consistencia del color y la fiabilidad son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos (T_s=25°C)

Los siguientes parámetros definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Estas no son condiciones para operación continua.

• Corriente Directa (I_F):500 mA (DC)
• Corriente Directa de Pulso (I_FP):700 mA (Ancho de Pulso ≤10ms, Ciclo de Trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (P_D):1300 mW
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +100°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Unión (T_j):125°C
• Temperatura de Soldadura (T_sld):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas (T_s=25°C, I_F=350mA)

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

• Voltaje Directo (V_F):Típico 2.2V, Máximo 2.6V
• Voltaje Inverso (V_R):5V
• Longitud de Onda Pico (λ_d):625 nm
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 50 µA (a V_R=5V)
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120°

2.3 Características Térmicas

El encapsulado cerámico proporciona una ruta de baja resistencia térmica desde el chip LED (unión) hasta las almohadillas de soldadura y posteriormente a la placa de circuito impreso (PCB). Una gestión térmica efectiva en la placa de aplicación es crítica para mantener el rendimiento y la longevidad. Operar en o cerca de la temperatura máxima de unión acelerará la depreciación del lumen y puede llevar a un fallo prematuro. Los diseñadores deben asegurar un disipador de calor adecuado, especialmente cuando se maneje el LED a su corriente nominal máxima.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación.

3.1 Clasificación de Flujo Luminoso (a 350mA)

El flujo luminoso se mide en lúmenes (lm). Los bins definen valores mínimos y típicos.

• Código 1L:Mín 30 lm, Típ 35 lm
• Código 1M:Mín 35 lm, Típ 40 lm
• Código 1N:Mín 40 lm, Típ 45 lm
• Código 1P:Mín 45 lm, Típ 50 lm
• Código 1Q:Mín 50 lm, Típ 55 lm

Nota: La tolerancia del flujo luminoso es de ±7%.

3.2 Clasificación de Voltaje Directo (a 350mA)

Los bins de voltaje directo ayudan en el diseño de circuitos de excitación de corriente consistentes, especialmente en arreglos multi-LED.

• Código C:1.8V a 2.0V
• Código D:2.0V a 2.2V
• Código E:2.2V a 2.4V
• Código F:2.4V a 2.6V

Nota: La tolerancia del voltaje directo es de ±0.08V.

3.3 Clasificación de Longitud de Onda Dominante

Esto define el tono de la luz amarilla emitida, asegurando uniformidad de color.

• Código Y1:585 nm a 588 nm
• Código Y2:588 nm a 591 nm
• Código Y3:591 nm a 594 nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los siguientes gráficos ilustran la relación entre parámetros clave, lo cual es crucial para el diseño de circuitos y la gestión térmica.

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

Esta curva muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. El voltaje directo aumenta con la corriente y también depende de la temperatura. Los diseñadores usan esto para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas o configuraciones de drivers de corriente constante. Operar a los típicos 350mA produce un V_Falrededor de 2.2V.

4.2 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo

Este gráfico demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente pero no de forma lineal. A corrientes más altas, la eficiencia cae debido al aumento de la generación de calor (efecto droop). El punto de operación de 350mA se elige como un equilibrio entre alta salida y buena eficacia. Excitar más allá de este punto requiere un diseño térmico meticuloso.

4.3 Temperatura de Unión vs. Potencia Espectral Relativa

A medida que la temperatura de unión aumenta, la salida espectral del LED puede desplazarse ligeramente. Para los LED amarillos, esto puede manifestarse como un cambio menor en la longitud de onda dominante o la pureza del color. Mantener una baja temperatura de unión es clave para un rendimiento de color estable durante la vida útil del producto.

4.4 Distribución de Potencia Espectral

La curva característica de energía de banda muestra el espectro de emisión del LED amarillo, centrado alrededor de 625 nm. Tiene un ancho espectral relativamente estrecho, típico de los LED monocromáticos, lo que es ideal para aplicaciones que requieren color saturado.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones de Contorno

El encapsulado sigue la huella estándar 3535: aproximadamente 3.5mm x 3.5mm en dimensiones de base. La altura exacta no se especifica en el extracto proporcionado. Los planos mecánicos detallados con tolerancias (ej., .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) se incluyen en la hoja de datos completa para el diseño del PCB.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas y Plantilla de Soldadura

La hoja de datos proporciona diseños sugeridos de patrón de soldadura (huella) y plantilla de soldadura para garantizar una soldadura fiable. El diseño de la almohadilla es crítico tanto para la conexión eléctrica como para la transferencia de calor. La almohadilla térmica debajo del componente debe soldarse correctamente a una almohadilla de cobre correspondiente en el PCB para facilitar la disipación de calor. El diseño de la apertura de la plantilla controla el volumen de pasta de soldadura depositada.

5.3 Identificación de Polaridad

El LED tiene un ánodo y un cátodo. La polaridad típicamente se marca en el propio dispositivo (ej., una muesca, punto o esquina recortada) y debe orientarse correctamente en el PCB según el diagrama de huella. Una conexión inversa impedirá que el LED se ilumine y aplicar un voltaje inverso más allá de los 5V nominales puede dañarlo.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo por infrarrojos o convección. Se especifican dos perfiles:

1. Temperatura pico de 230°C.

2. Temperatura pico de 260°C.

En ambos casos, el tiempo por encima del líquido (típicamente ~217°C para aleaciones SAC) debe controlarse, y el tiempo a la temperatura pico no debe exceder los 10 segundos para prevenir daños térmicos al chip LED y al encapsulado.

6.2 Precauciones de Manejo y Almacenamiento

• Sensibilidad ESD:Aunque no se declara explícitamente como un dispositivo sensible, se recomiendan precauciones estándar ESD durante el manejo.

• Sensibilidad a la Humedad:El encapsulado cerámico generalmente es menos susceptible a la absorción de humedad que los encapsulados plásticos, pero se recomienda almacenar en un ambiente seco.

• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, use solventes compatibles que no dañen la lente del LED o el material del encapsulado.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Almacenar en la bolsa original con barrera de humedad a temperaturas entre -40°C y +100°C, en un ambiente de baja humedad. Evitar la exposición a la luz solar directa o gases corrosivos.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de la Cinta Portadora

Los LED se suministran en cinta portadora embutida para ensamblaje automatizado pick-and-place. El ancho de la cinta, dimensiones de los bolsillos y paso están diseñados para ser compatibles con equipos SMT estándar. El diagrama proporcionado muestra las dimensiones detalladas de la cinta portadora para la serie cerámica 3535.

7.2 Empaquetado en Carrete

La cinta portadora se enrolla en carretes estándar. La cantidad por carrete (ej., 1000 piezas, 4000 piezas) típicamente la especifica el fabricante. El carrete está etiquetado con el número de parte, cantidad, número de lote y códigos de clasificación (binning).

7.3 Sistema de Numeración de Parte

El número de modelo T1901PYA sigue un sistema de codificación estructurado:

• T:Prefijo de serie del fabricante.

• 19:Código de encapsulado para Cerámica 3535.

• P:Código de conteo de chips para un solo chip de alta potencia.

• Y:Código de color para Amarillo.

• A:Código interno o variante específica.

Sufijos adicionales pueden indicar el bin de flujo (ej., 1M), bin de voltaje (ej., D) y bin de longitud de onda (ej., Y2).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Automotriz:Luces de circulación diurna (DRL), intermitentes, iluminación ambiental interior.
• Iluminación Industrial y Comercial:Luces de naves altas, iluminación de tareas, iluminación para visión artificial.
• Señalización y Decoración:Letras canal, iluminación de acento arquitectónico, tiras de luz decorativas.
• Iluminación Especializada:Dispositivos médicos, iluminación agrícola (espectros específicos).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Selección del Driver:Use un driver de corriente constante para una salida de luz estable y longevidad. La corriente de excitación debe establecerse en base al brillo requerido y al margen de diseño térmico.

• Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico. Use un PCB con suficiente espesor de cobre (ej., 2oz) para la almohadilla térmica. Considere usar vías térmicas para transferir calor a capas internas o a un disipador en la parte posterior. La temperatura máxima de unión (125°C) no debe excederse.

• Óptica:El ángulo de visión de 120° proporciona una iluminación amplia. Para haces enfocados, se pueden usar ópticas secundarias (lentes o reflectores) diseñadas para la huella 3535.

• Arreglos en Serie/Paralelo:Al conectar múltiples LED, emparejarlos por bin de voltaje directo para asegurar una distribución de corriente uniforme, especialmente en cadenas en paralelo. Los drivers de corriente constante son preferibles para cadenas en serie.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con los LED 3535 plásticos estándar, la versión cerámica ofrece:

• Rendimiento Térmico Superior:Los sustratos cerámicos tienen una conductividad térmica mucho mayor que el plástico, lo que conduce a una menor temperatura de unión a la misma corriente de excitación, lo que se traduce en mayor salida de luz, mejor estabilidad de color y mayor vida útil.

• Mayor Fiabilidad:La cerámica es resistente al amarillamiento bajo exposición UV y es más robusta en entornos de alta temperatura y alta humedad.

• Mayor Corriente de Excitación Máxima:La disipación de calor mejorada permite la operación a la corriente continua total de 500mA, permitiendo paquetes de mayor lumen.

La contrapartida es típicamente un costo unitario ligeramente mayor en comparación con los encapsulados plásticos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre los valores 'Típ' y 'Mín' de flujo luminoso en la tabla de clasificación?

R1: El valor 'Típ' (Típico) es la salida promedio para los LED en ese bin. El valor 'Mín' (Mínimo) es el límite inferior garantizado. Los diseñadores deben usar el valor 'Mín' para cálculos de brillo en el peor caso en su aplicación.

P2: ¿Puedo excitar este LED a 500mA continuamente?

R2: Sí, 500mA es el límite absoluto máximo DC. Sin embargo, la operación continua a este nivel requiere una excelente gestión térmica para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C. Para una vida útil y eficiencia óptimas, se recomienda operar a 350mA o menos.

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de bin de voltaje al diseñar mi driver?

R3: Diseñe su driver de corriente constante para acomodar el V_Fmáximo en su bin seleccionado (ej., para el bin 'E', diseñe para hasta 2.4V por LED). Si usa una fuente de voltaje con una resistencia, calcule el valor de la resistencia usando el V_Fmáximo para asegurar que la corriente no exceda el límite en las peores condiciones.

P4: ¿Este LED incluye una lente?

R4: El número de parte T1901PYA y el código '00' en la convención de nombres para 'sin lente' sugieren que este es un LED de óptica primaria (a nivel de chip) sin una lente secundaria integrada. El ángulo de visión de 120° es inherente al diseño del chip y del encapsulado.

11. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñar una luminaria industrial de nave alta que requiera 5000 lúmenes de luz amarilla para una aplicación específica de advertencia/señalización.

Proceso de Diseño:

1. Objetivo Luminoso:Se requieren 5000 lm.

2. Selección del LED:Elija el bin de flujo 1Q (Mín 50 lm/LED a 350mA).

3. Cálculo de Cantidad:Número de LED = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LED. Añada un margen del 10%, objetivo 110 LED.

4. Diseño Eléctrico:Planee excitar los LED en cadenas en serie con un driver de corriente constante. Seleccione el bin de voltaje 'D' (2.0-2.2V) para una distribución más ajustada. Para 10 LED en serie, el voltaje máximo de la cadena es 10 * 2.2V = 22V. Elija un driver de corriente constante con un rango de voltaje de salida que cubra hasta ~25V y una salida de 350mA.

5. Diseño Térmico:Disponga 110 LED en un PCB de núcleo metálico (MCPCB). Calcule la disipación total de calor: ~110 LED * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W de potencia eléctrica, la mayor parte de la cual se convierte en calor. El MCPCB debe unirse a un disipador de aluminio sustancial para mantener una baja resistencia térmica desde la unión al ambiente.

6. Óptica:Dado que un haz amplio de 120° es aceptable para iluminación de área, no se necesitan ópticas secundarias.

12. Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno se llama electroluminiscencia. En un LED amarillo como este, el material semiconductor (típicamente basado en Fosfuro de Aluminio Galio Indio - AlGaInP) está diseñado con un bandgap específico. Cuando los electrones se recombinan con huecos de electrones dentro del dispositivo, la energía se libera en forma de fotones (partículas de luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el bandgap de energía del material semiconductor. El encapsulado cerámico sirve como soporte mecánico, proporciona conexiones eléctricas y, lo más importante, actúa como un disipador de calor eficiente para extraer energía térmica de la unión semiconductor, manteniendo el rendimiento y la fiabilidad.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LED de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor fiabilidad. Los encapsulados cerámicos representan una tendencia significativa en este espacio, especialmente para aplicaciones de media a alta potencia, debido a su rendimiento térmico inigualable. Los desarrollos futuros pueden incluir:

• Soluciones Integradas:Más LED con drivers incorporados o circuitos de control (ej., IC-on-board).

• Tecnología de Fósforo Mejorada:Para LED blancos, pero también afectando la estabilidad y eficiencia de los LED de conversión de color.

• Miniaturización con Alta Salida:Continuo impulso hacia encapsulados más pequeños (ej., 3030, 2929) capaces de manejar densidades de potencia similares o mayores, enfatizando aún más la necesidad de sustratos térmicos avanzados como la cerámica.

• Iluminación Inteligente:Integración con sensores y protocolos de comunicación para sistemas de iluminación habilitados para IoT, donde el robusto encapsulado cerámico puede proteger la electrónica sensible.