Hoja de Datos del LED Blanco de 10W de la Serie Cerámica 9292 - Tamaño 9.2x9.2x1.6mm - Voltaje 28V - Potencia 10W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La Serie Cerámica 9292 representa una solución de LED de montaje superficial de alta potencia, diseñada para aplicaciones de iluminación exigentes que requieren una gestión térmica robusta y un rendimiento óptico consistente. El sustrato cerámico proporciona una excelente disipación de calor, permitiendo que el LED opere a corrientes de accionamiento más altas y mantenga el flujo luminoso y la estabilidad del color a lo largo de su vida útil. Esta serie es especialmente adecuada para aplicaciones donde la fiabilidad, el alto flujo luminoso y el control preciso del color son críticos.

1.1 Ventajas Principales

• Rendimiento Térmico Superior:El encapsulado cerámico ofrece una baja resistencia térmica, transfiriendo eficazmente el calor desde la unión del LED al PCB y al disipador, mejorando así la longevidad y evitando la depreciación prematura del flujo luminoso.
• Capacidad de Alta Potencia:Capaz de operar hasta 500mA de corriente directa continua, entregando una alta salida luminosa desde una huella compacta de 9.2mm x 9.2mm.
• Consistencia de Color Estable:Emplea un riguroso sistema de clasificación tanto para la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) como para el flujo luminoso, asegurando una variación mínima de color y brillo dentro de un lote de producción.
• Ángulo de Visión Amplio:Un ángulo de media intensidad típico de 120 grados proporciona una iluminación amplia y uniforme, adecuada para aplicaciones de iluminación de áreas y downlights.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED está diseñado para los mercados de iluminación profesional e industrial, incluyendo, pero no limitado a: iluminación de naves altas, alumbrado público, iluminación de fachadas arquitectónicas, downlights de alta salida y luminarias especializadas para horticultura donde se requieren un control espectral preciso y alta eficiencia.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores representan los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para un rendimiento fiable a largo plazo.

• Corriente Directa (IF):500 mA (Continua). Exceder esta corriente aumenta la temperatura de unión exponencialmente, arriesgando una falla catastrófica.
• Corriente Directa de Pulso (IFP):700 mA (Ancho de pulso ≤10ms, Ciclo de trabajo ≤1/10). Esta especificación permite escenarios de sobremarcha breves, como durante pruebas o en circuitos de operación pulsada, pero debe adherirse estrictamente a las condiciones del pulso.
• Disipación de Potencia (PD):15000 mW (15W). Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar, calculada como VF * IF. Un disipador adecuado es obligatorio para mantenerse dentro de este límite a altas corrientes de accionamiento.
• Temperatura de Unión (Tj):125 °C. La temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor. El diseño térmico de la aplicación debe asegurar que Tj permanezca por debajo de este valor en todas las condiciones de operación para mantener el rendimiento y la vida útil especificados.
• Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos. Esto define la ventana de proceso para el ensamblaje del PCB.

2.2 Características Electro-Ópticas Típicas

Medidas en una condición de prueba estándar de T_s= 25°C (temperatura del sustrato).

• Voltaje Directo (V_F):Típico 28V, Máximo 30V a I_F=350mA. El voltaje relativamente alto indica que probablemente se trata de una configuración de múltiples chips en serie dentro del encapsulado. Los diseñadores deben asegurar que el driver pueda proporcionar suficiente margen de voltaje.
• Voltaje Inverso (V_R):5V. Los LED son muy sensibles a la polarización inversa. La protección del circuito (por ejemplo, diodos en paralelo) es esencial si existe cualquier riesgo de que se aplique voltaje inverso.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120° (Típico), 140° (Máx.). Este amplio ángulo de haz es ideal para iluminación general, reduciendo la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Un sistema de clasificación preciso es crucial para garantizar la uniformidad del color y el brillo en proyectos de iluminación. Este LED utiliza un enfoque de clasificación multidimensional.

3.1 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)

El producto se ofrece en CCT estándar comunes en la industria de la iluminación: 2700K (Blanco Cálido), 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K (Blanco Neutro), 5700K y 6500K (Blanco Frío). Cada CCT se divide además en regiones de cromaticidad específicas en el diagrama CIE 1931 (por ejemplo, 8A, 8B, 8C, 8D para 2700K). Este código de dos letras asegura que la luz blanca emitida caiga dentro de un espacio de color muy ajustado, minimizando las diferencias perceptibles entre LED individuales.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo se clasifica en base a valores mínimos a una corriente de accionamiento de 350mA. Por ejemplo, un LED Blanco Neutro (3700-5000K) con un código de flujo 3K garantiza una salida mínima de 800 lúmenes, con un valor típico de 900 lúmenes. Un código 3L garantiza un mínimo de 900 lúmenes. Es importante notar que el fabricante especifica mínimos, y las piezas enviadas realmente pueden exceder estos valores mientras aún se ajusten al bin de CCT solicitado.

3.3 Decodificación del Número de Modelo

El número de modelo T12019L(C、W)A sigue un formato estructurado que codifica características clave:
T [Código de Serie] [Código de Flujo] [Código de CCT] [Código Interno] - [Otros Códigos].
Por ejemplo, el '12' indica el encapsulado cerámico 9292. 'L', 'C' o 'W' indican Blanco Cálido, Blanco Neutro o Blanco Frío, respectivamente. Comprender esta nomenclatura es esencial para realizar pedidos precisos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen información crítica sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

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

Esta curva es no lineal. El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo; disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto debe considerarse en el diseño del driver de corriente constante para evitar la fuga térmica en diseños con disipación deficiente.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente. Aunque accionar a corrientes más altas (por ejemplo, 500mA) produce más luz, la eficacia (lúmenes por vatio) típicamente disminuye, y la temperatura de unión aumenta significativamente. La corriente de accionamiento óptima equilibra la salida, la eficiencia y la vida útil.

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

La curva de energía espectral relativa muestra la distribución de la luz a través de las longitudes de onda para un LED blanco, que es un chip azul combinado con un fósforo. El gráfico que muestra la temperatura de unión vs. la energía espectral relativa ilustra el cambio de color. A medida que Tj aumenta, la eficiencia de conversión del fósforo puede cambiar, a menudo llevando a un cambio en la CCT y una posible disminución del Índice de Reproducción Cromática (CRI). Mantener una Tj baja es clave para la estabilidad del color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Dibujo de Contorno

El LED tiene una huella cuadrada de 9.2mm x 9.2mm con una altura típica de aproximadamente 1.6mm. El cuerpo cerámico proporciona una superficie robusta y plana para un ensamblaje pick-and-place fiable y un contacto térmico eficiente.

5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla de Estarcido

La hoja de datos proporciona dibujos detallados del patrón de soldadura y la plantilla de estarcido. El diseño de los pads es crítico tanto para la conexión eléctrica como para la ruta térmica primaria. La apertura de la plantilla recomendada asegura que se deposite el volumen correcto de pasta de soldadura para una unión de soldadura fiable sin causar cortocircuitos. Se especifica una tolerancia de ±0.10mm para estos dibujos mecánicos.

5.3 Identificación de Polaridad

El encapsulado incluye marcas o una característica física (como una esquina achaflanada) para indicar el terminal del cátodo (-). La orientación correcta es vital durante el ensamblaje del PCB.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de reflujo sin plomo (SAC). La temperatura máxima pico no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 230°C debe limitarse a 10 segundos. Se recomienda una tasa de calentamiento y enfriamiento controlada para prevenir choques térmicos en el encapsulado cerámico.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

Los LED son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Manipular en un entorno protegido contra ESD utilizando equipo conectado a tierra. Almacenar en las bolsas barrera de humedad originales en condiciones dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-40°C a +100°C) y a baja humedad. Si el encapsulado ha estado expuesto al aire ambiente durante períodos prolongados, puede ser necesario un horneado antes del reflujo para prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor).

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Gestión Térmica

Este es el aspecto más crítico al diseñar con LED de alta potencia. Utilice un PCB con una capa gruesa de cobre (por ejemplo, 2oz o más) y vías térmicas bajo el pad del LED para transferir calor a un disipador secundario. El tamaño y diseño del disipador externo deben calcularse en base a la temperatura ambiente máxima, la corriente de accionamiento y la temperatura de unión deseada (se recomienda que esté por debajo de 100°C para una vida útil óptima). Los materiales de interfaz térmica (TIMs) como la grasa térmica o las almohadillas pueden mejorar la transferencia de calor.

7.2 Accionamiento Eléctrico

Un driver de corriente constante es obligatorio para una operación estable. El driver debe estar clasificado para el voltaje directo total de la cadena de LED (V_F* número de LED en serie) y la corriente de accionamiento elegida. Incluya protección contra sobretensión, polaridad inversa y circuitos abiertos/cortocircuitos. Considere capacidades de atenuación (PWM o analógica) si la aplicación lo requiere.

7.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 120 grados puede ser suficiente para muchas aplicaciones. Para patrones de haz más controlados, se pueden usar ópticas secundarias (reflectores o lentes) diseñadas para la huella 9292. Asegúrese de que cualquier material óptico pueda soportar la temperatura de operación y la exposición a UV del LED.

8. Comparación con Tecnologías Alternativas

En comparación con los LED SMD encapsulados en plástico (por ejemplo, 5050), la serie cerámica 9292 ofrece una densidad de potencia significativamente mayor y un rendimiento térmico superior, permitiendo una vida más larga y una mayor fiabilidad a altas corrientes de accionamiento. En comparación con los LED COB (Chip-on-Board), el 9292 es un componente discreto que ofrece más flexibilidad en el diseño de matrices, un reemplazo más fácil y, a menudo, mejores características de fuente puntual para el control óptico.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

9.1 ¿Cuál es la vida útil típica (L70/B50) de este LED?

La hoja de datos no especifica una curva de vida útil (L70, tiempo hasta el 70% de mantenimiento del flujo luminoso). Esto depende en gran medida de la gestión térmica de la aplicación y de la corriente de accionamiento. Cuando se opera en o por debajo de la corriente recomendada con un disipador apropiado, se pueden esperar vidas útiles superiores a 50,000 horas. Consulte al fabricante para obtener datos de fiabilidad específicos.

9.2 ¿Puedo accionar este LED a 500mA continuamente?

Sí, 500mA es la clasificación máxima de corriente directa continua. Sin embargo, hacerlo generará el máximo calor. La aplicación debe tener una gestión térmica excepcional para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros (<<125°C) para lograr el rendimiento y la longevidad nominales. A menudo, accionar a una corriente más baja (por ejemplo, 350mA) ofrece un mejor equilibrio entre eficiencia, vida útil y carga térmica.

9.3 ¿Cómo interpreto el código de bin de flujo (por ejemplo, 3K, 3L)?

El código de flujo define una salida luminosa mínima garantizada a la corriente de prueba (350mA). Un bin \"3K\" tiene un mínimo de 800 lm, mientras que un bin \"3L\" tiene un mínimo de 900 lm. Debe seleccionar el bin en función del brillo mínimo requerido para su diseño. Las piezas reales estarán en o por encima de este valor mínimo.

10. Estudio de Caso de Diseño: Luminaria para Nave Alta

Escenario:Diseñar una luz de nave alta de 150W para un almacén industrial con una iluminancia objetivo de 200 lux a nivel del suelo.
Proceso de Diseño:
1. Requerimiento Luminoso:Calcular los lúmenes totales requeridos en base al área y al lux objetivo. Determinar el número de LED necesarios, teniendo en cuenta la eficiencia del sistema óptico y la depreciación del flujo luminoso con el tiempo.
2. Diseño Eléctrico:Organizar los LED en una configuración serie-paralelo compatible con la salida de voltaje y corriente de un driver de corriente constante. Por ejemplo, 10 LED en serie (~280V V_F total) accionados a 350mA por cadena, con múltiples cadenas en paralelo.
3. Diseño Térmico:Utilizar un PCB de núcleo metálico (MCPCB) con una capa dieléctrica de alto rendimiento. Montar el MCPCB en un gran disipador de aletas de aluminio. Realizar una simulación o cálculo térmico para verificar Tj<100°C a 45°C ambiente.
4. Diseño Óptico:Seleccionar un reflector o lente secundario para lograr el patrón de haz deseado (por ejemplo, una distribución Tipo V para una cobertura amplia y uniforme).
Este caso destaca la integración del diseño eléctrico, térmico y óptico en torno a las especificaciones centrales del LED.

11. Introducción al Principio Técnico

Un LED blanco como la serie 9292 opera bajo el principio de conversión por fósforo. El núcleo del dispositivo es un chip semiconductor (típicamente basado en InGaN) que emite luz azul cuando está polarizado directamente (electroluminiscencia). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de material de fósforo amarillo (y a menudo rojo) depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo re-emite luz a longitudes de onda más largas. La combinación de la luz azul restante y la luz de amplio espectro amarilla/roja del fósforo es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción de luz azul a luz convertida por el fósforo determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) de la salida blanca. El encapsulado cerámico sirve principalmente como una plataforma mecánicamente robusta y térmicamente conductora para montar el chip y el fósforo, facilitando una extracción de calor eficiente que es crucial para mantener la eficiencia del fósforo y el rendimiento del chip.

12. Tendencias y Desarrollos de la Industria

El mercado de LED de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (lúmenes por vatio), una mejor calidad de color (valores más altos de CRI y R9) y una mayor fiabilidad. Las tendencias relevantes para los LED encapsulados en cerámica como el 9292 incluyen:
Mayor Densidad de Potencia:Obtener más salida de luz del mismo tamaño de encapsulado o más pequeño, exigiendo materiales térmicos cada vez mejores.
Ajuste de Color:Crecimiento en sistemas de blanco ajustable, que podrían abordarse con encapsulados cerámicos multicanal o una clasificación precisa de CCT única para mezcla.
Iluminación Hortícola:Mayor demanda de LED con salidas espectrales específicas optimizadas para el crecimiento de plantas, impulsando la necesidad de encapsulados robustos que puedan manejar mezclas de fósforo personalizadas.
Materiales Térmicos Avanzados:Desarrollo de compuestos cerámicos y sustratos metálicos unidos directamente con una resistencia térmica aún menor.
Estandarización:Esfuerzos continuos de la industria para estandarizar huellas, pruebas fotométricas e informes de vida útil para simplificar el diseño y la comparación para los ingenieros.