Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 2. Análisis de Parámetros Técnicos
- 2.1 Límites Absolutos Máximos
- 2.2 Características Electro-Ópticas (Ts=25°C)
- 3. Explicación del Sistema de Clasificación
- 3.1 Clasificación por Temperatura de Color
- 3.2 Clasificación por Flujo Luminoso
- 4. Análisis de Curvas de Rendimiento
- 4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)
- 4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
- 4.3 Potencia Espectral Relativa vs. Temperatura de Unión
- 5. Información Mecánica y de Empaquetado
- 5.1 Dimensiones Físicas
- 5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla
- 6. Guías de Soldadura y Montaje
- 6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo
- 6.2 Manipulación y Almacenamiento
- 7. Sistema de Numeración de Piezas
- 8. Sugerencias de Aplicación
- 8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- 8.2 Consideraciones de Diseño
- 9. Comparación y Diferenciación Técnica
- 10. Preguntas Frecuentes (FAQs)
- 10.1 ¿Cuál es el consumo de potencia real?
- 10.2 ¿Cómo logro la vida útil nominal?
- 10.3 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante?
- 11. Caso Práctico de Diseño
- 12. Introducción al Principio Técnico
- 13. Tendencias Tecnológicas
1. Descripción General del Producto
La Serie Cerámica 9292 representa una solución LED de montaje superficial de alta potencia, diseñada para aplicaciones que exigen un alto flujo luminoso y un rendimiento térmico robusto. El sustrato cerámico proporciona una excelente conductividad térmica, lo cual es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad del LED con corrientes de accionamiento elevadas. Esta serie es especialmente adecuada para iluminación general, iluminación industrial de alto techo, iluminación de áreas exteriores y otras aplicaciones de iluminación donde la fiabilidad y la salida de luz son primordiales.
La ventaja principal de esta serie radica en la combinación de su alta potencia nominal (10W) con la estabilidad térmica que ofrece el encapsulado cerámico. Esto permite a los diseñadores llevar los LEDs a sus límites especificados mientras gestionan eficazmente la temperatura de unión. El producto se ofrece en una gama de temperaturas de color blanco (Blanco Cálido, Blanco Neutro, Blanco Frío) para adaptarse a diversas atmósferas y requisitos de iluminación.
2. Análisis de Parámetros Técnicos
2.1 Límites Absolutos Máximos
Los siguientes parámetros definen los límites operativos del LED. Superar estos valores puede causar daños permanentes.
- Corriente Directa (IF):1500 mA (Continua)
- Corriente Directa de Pulso (IFP):3000 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10)
- Disipación de Potencia (PD):15000 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):230°C o 260°C durante 10 segundos (soldadura por reflujo)
2.2 Características Electro-Ópticas (Ts=25°C)
Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones estándar de prueba.
- Voltaje Directo (VF):9.3 V (Típico), 10 V (Máximo) @ IF=1050mA
- Voltaje Inverso (VR):5 V
- Corriente Inversa (IR):100 μA (Máximo)
- Ángulo de Visión (2θ1/2):130°
3. Explicación del Sistema de Clasificación
3.1 Clasificación por Temperatura de Color
Los LEDs se clasifican en grupos estándar de Temperatura de Color Correlacionada (CCT). Cada grupo corresponde a un rango específico en el diagrama de cromaticidad CIE, garantizando la consistencia de color dentro de un lote. Los grupos de pedido estándar son:
- 2700K (8A, 8B, 8C, 8D)
- 3000K (7A, 7B, 7C, 7D)
- 3500K (6A, 6B, 6C, 6D)
- 4000K (5A, 5B, 5C, 5D)
- 4500K (4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
- 5000K (3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
- 5700K (2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
- 6500K (1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)
Nota: El producto se solicita especificando un grupo de flujo luminoso mínimo, no máximo. Los envíos siempre se adherirán a la región de cromaticidad CCT solicitada.
3.2 Clasificación por Flujo Luminoso
El flujo luminoso se categoriza en grupos definidos por un valor mínimo. La corriente de prueba típica es de 1050mA.
- Blanco Cálido / Blanco Neutro (70 CRI):
- Código 3K: Mín 800 lm, Típ 900 lm
- Código 3L: Mín 900 lm, Típ 1000 lm
- Blanco Frío (70 CRI):
- Código 3L: Mín 900 lm, Típ 1000 lm
- Código 3M: Mín 1000 lm, Típ 1100 lm
Tolerancias: Flujo Luminoso ±7%, CRI ±2, Coordenadas de Cromaticidad ±0.005.
4. Análisis de Curvas de Rendimiento
4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)
La curva IV muestra la relación entre el voltaje directo (Vf) y la corriente directa (If). Para este LED, el Vf típico es de 9.3V a 1050mA. La curva es relativamente lineal en el rango de operación, pero exhibe el característico aumento exponencial a corrientes muy bajas y un comportamiento lineal más resistivo a corrientes más altas. Los diseñadores deben asegurarse de que el driver pueda proporcionar el margen de voltaje necesario, especialmente considerando el Vf máximo de 10V.
4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
Esta curva ilustra cómo aumenta la salida de luz con la corriente. Aunque la salida aumenta con la corriente, la relación no es perfectamente lineal debido a la caída de eficiencia ("efficiency droop"), un fenómeno donde la eficiencia cuántica interna del LED disminuye a densidades de corriente más altas. Operar a la corriente recomendada de 1050mA proporciona un buen equilibrio entre salida y eficiencia/vida útil. Exceder la corriente continua máxima (1500mA) acelerará la depreciación del lumen y reducirá la vida útil.
4.3 Potencia Espectral Relativa vs. Temperatura de Unión
A medida que aumenta la temperatura de unión (Tj), la distribución de potencia espectral de un LED blanco (típicamente un chip azul + fósforo) puede desplazarse. A menudo, la longitud de onda pico puede experimentar un ligero corrimiento al rojo, y la potencia radiante total puede disminuir. Este gráfico es crucial para comprender la estabilidad del color bajo diferentes condiciones térmicas. Un disipador de calor efectivo es esencial para minimizar el aumento de Tj y mantener una salida de luz y color consistentes.
5. Información Mecánica y de Empaquetado
5.1 Dimensiones Físicas
El encapsulado LED sigue la huella 9292, lo que significa que tiene un tamaño aproximado de 9.2mm x 9.2mm. Se debe consultar el plano dimensional exacto para el diseño del PCB. El cuerpo cerámico proporciona la principal vía térmica desde el chip LED hasta el PCB.
5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla
Se proporciona una huella recomendada (diseño de pads) y un diseño de plantilla para garantizar una soldadura fiable y un rendimiento térmico óptimo. El diseño de pads típicamente incluye pads térmicos grandes para facilitar la transferencia de calor desde la parte inferior del LED al plano de cobre del PCB. El diseño de la apertura de la plantilla controla el volumen de pasta de soldar. Adherirse a estas recomendaciones con una tolerancia de ±0.10mm es crucial para lograr una junta de soldadura adecuada y minimizar los huecos bajo el pad térmico.
6. Guías de Soldadura y Montaje
6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo
El LED está clasificado para perfiles de reflujo estándar sin plomo. La temperatura máxima del cuerpo durante la soldadura no debe exceder los 230°C o 260°C durante más de 10 segundos, dependiendo del perfil elegido. Es vital seguir una rampa de temperatura controlada para evitar choques térmicos en el encapsulado cerámico y los componentes internos. Puede ser necesario un pre-horneado si los LEDs han estado expuestos a la humedad, siguiendo los estándares IPC/JEDEC relevantes.
6.2 Manipulación y Almacenamiento
Los LEDs son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Se deben tomar precauciones adecuadas contra ESD (pulseras, estaciones de trabajo conectadas a tierra) durante la manipulación. Almacene los componentes en un entorno seco y controlado. Evite el estrés mecánico en la lente o los hilos de unión.
7. Sistema de Numeración de Piezas
El número de modelo sigue un formato estructurado:T12019L(C,W)A. Se proporciona una decodificación general de la convención de nomenclatura, que incluye códigos para:
- Flujo Luminoso:Un código que representa el grupo de salida de luz.
- Temperatura de Color:L (Blanco Cálido<3700K), C (Blanco Neutro 3700-5000K), W (Blanco Frío >5000K).
- Número de Chips:Indica el número y tipo de chips LED en el interior (ej., P para un solo chip de alta potencia).
- Código de Óptica:00 para sin lente primaria, 01 con lente.
- Código de Encapsulado:12 denota específicamente el factor de forma Cerámica 9292.
8. Sugerencias de Aplicación
8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- Iluminación Industrial y de Alto Techo:Aprovechando la alta salida de lúmenes y la construcción robusta.
- Iluminación de Áreas Exteriores:Farolas, luces de estacionamiento, iluminación de estadios.
- Iluminación General de Alto Flujo:Downlights comerciales, iluminación de riel, módulos de renovación.
- Iluminación Especializada:Luces para cultivo, proyectores (donde se seleccionan grupos específicos).
8.2 Consideraciones de Diseño
- Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico. Utilice un PCB con una capa de cobre gruesa (ej., 2oz) y conecte el pad térmico a grandes planos de cobre o a un disipador de calor externo. El objetivo es mantener la temperatura de unión (Tj) lo más baja posible, idealmente por debajo de 85°C para una vida útil máxima.
- Accionamiento Eléctrico:Utilice un driver LED de corriente constante clasificado para el rango de voltaje directo (aprox. 9-10V por LED) y la corriente deseada (ej., 1050mA). Considere los requisitos de regulación de intensidad.
- Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 130 grados puede requerir ópticas secundarias (reflectores, lentes) para lograr el patrón de haz deseado para la aplicación.
9. Comparación y Diferenciación Técnica
En comparación con los LEDs de alta potencia encapsulados en plástico, el diferenciador principal del Cerámico 9292 es su rendimiento térmico superior. El material cerámico tiene una resistencia térmica más baja que el plástico, permitiendo que el calor se conduzca desde la unión del LED de manera más eficiente. Esto se traduce en:
- Mayores corrientes de accionamiento máximas para una mayor salida de luz.
- Mejor mantenimiento del lumen (menos depreciación de la salida de luz con el tiempo).
- Mejor estabilidad del color con la temperatura y a lo largo de la vida útil.
- Generalmente, mayor fiabilidad y vida útil más larga en condiciones operativas equivalentes.
10. Preguntas Frecuentes (FAQs)
10.1 ¿Cuál es el consumo de potencia real?
En el punto de operación típico de 1050mA y 9.3V, la potencia eléctrica de entrada es de aproximadamente 9.8 Vatios. La designación "10W" se refiere a la clase de potencia nominal.
10.2 ¿Cómo logro la vida útil nominal?
La vida útil del LED (a menudo L70 o L90, que significa el tiempo hasta el 70% o 90% de los lúmenes iniciales) depende en gran medida de la temperatura de unión. Para lograr la vida útil nominal (típicamente 50,000 horas o más), debe diseñar un sistema de gestión térmica efectivo para mantener la Tj dentro de los límites recomendados. Reducir la corriente de accionamiento por debajo del máximo también extiende significativamente la vida.
10.3 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante?
No.Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de voltaje constante podría provocar una fuga térmica, donde el aumento de corriente causa calentamiento, lo que reduce el Vf, provocando más corriente y llevando a una falla. Utilice siempre un driver de corriente constante.
11. Caso Práctico de Diseño
Escenario:Diseñar una luminaria industrial de alto techo de 50W.Implementación:Utilice 5 de estos LEDs Cerámica 9292 conectados en serie. El voltaje directo total será de aproximadamente 46.5V (5 * 9.3V). Seleccione un driver de corriente constante con una salida de 1050mA y un rango de voltaje que cubra ~45V a 50V. Monte los LEDs en un PCB de núcleo metálico (MCPCB) con un material de interfaz térmico de alto rendimiento que una el MCPCB a un gran disipador de calor de aluminio. Este diseño gestiona eficientemente los ~49W de disipación de calor total, asegurando fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
12. Introducción al Principio Técnico
Este LED genera luz blanca utilizando el método prevalente de conversión por fósforo. Un chip semiconductor de nitruro de galio e indio (InGaN) azul de alta eficiencia emite luz azul. Esta luz azul pasa parcialmente y excita parcialmente una capa de fósforo amarillo (o una mezcla de rojo y verde) depositada sobre o cerca del chip. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla de amplio espectro del fósforo se mezcla para producir luz blanca. La proporción específica de luz azul a luz convertida por fósforo, y la composición del fósforo, determinan la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI). El encapsulado cerámico sirve principalmente como una plataforma mecánicamente robusta y térmicamente conductora para montar el chip, los hilos de unión y el fósforo.
13. Tendencias Tecnológicas
El mercado de LEDs de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor calidad de color (valores de CRI y R9 más altos) y una mayor fiabilidad. Los encapsulados cerámicos se están volviendo más prevalentes para aplicaciones de gama alta debido a sus ventajas térmicas. Las tendencias incluyen:
- Mayor Eficacia:Mejoras continuas en la epitaxia de chips y la tecnología de fósforos.
- Ajuste de Color:Productos que permiten el ajuste dinámico de la CCT.
- Miniaturización con Alta Salida:Empaquetar más luz en encapsulados más pequeños.
- Soluciones Integradas:LEDs combinados con drivers, ópticas y sensores en "motores de luz" modulares.
- Sostenibilidad:Enfoque en materiales y procesos que reducen el impacto ambiental.
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. |