Ficha Técnica de LED Cerámico 9292 Serie 10W Luz Blanca - Dimensiones 9.2x9.2x1.6mm - Voltaje 9.3V - Potencia 10W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La Serie Cerámica 9292 representa un LED de montaje superficial de alta potencia, diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes que requieren un rendimiento térmico robusto y una alta salida luminosa. Al utilizar un sustrato cerámico, este encapsulado ofrece una disipación de calor superior en comparación con los encapsulados plásticos tradicionales, permitiendo un funcionamiento fiable a corrientes de accionamiento más altas y en temperaturas ambientales elevadas. La serie está disponible en una gama de temperaturas de color blanco desde 2700K hasta 6500K, con un flujo luminoso típico de hasta 1100 lúmenes a 350mA. Sus mercados objetivo principales incluyen iluminación comercial, iluminación industrial de alto techo, iluminación de áreas exteriores y cualquier aplicación donde la fiabilidad a largo plazo y una salida de luz consistente sean críticas.

1.1 Ventajas Principales

• Gestión Térmica Superior:El encapsulado cerámico proporciona una excelente conductividad térmica, transfiriendo eficazmente el calor desde la unión del LED al PCB y al disipador, prolongando así la vida operativa y manteniendo la estabilidad del color.
• Alta Capacidad de Potencia:Clasificado para una disipación de potencia de hasta 10W, adecuado para diseños de alta salida de lúmenes.
• Construcción Robusta:El material cerámico ofrece alta resistencia mecánica y resistencia al estrés térmico y a la humedad.
• Rendimiento Óptico Consistente:Estrictos estándares de clasificación para temperatura de color y flujo luminoso garantizan uniformidad en matrices de múltiples LEDs.
• Ángulo de Visión Amplio:Un ángulo de visión típico de 130 grados proporciona una iluminación amplia y uniforme.

2. Análisis en Profundidad de 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 (Ts=25°C)

Estos valores representan los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para uso normal.

• Corriente Directa (IF):700 mA (CC)
• Corriente Directa de Pulso (IFP):700 mA (Ancho de pulso ≤ 10ms, Ciclo de trabajo ≤ 1/10)
• Disipación de Potencia (PD):20300 mW (20.3W)
• 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 máxima permisible en la unión del semiconductor)
• Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas (Ts=25°C)

Estos son los parámetros de operación típicos bajo las condiciones de prueba especificadas.

• Voltaje Directo (VF):Típico 9.3V, Máximo 29V a IF = 350mA. El amplio rango máximo indica una variación potencial entre lotes de producción; el diseño del circuito debe acomodar el límite superior.
• Voltaje Inverso (VR):5V. Los LEDs no están diseñados para soportar polarización inversa significativa. Exceder este voltaje puede causar una falla inmediata.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 100 µA a VR = 5V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):130 grados (típico). Este es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima.

2.3 Características Térmicas

El beneficio principal del encapsulado cerámico es térmico. La alta clasificación de disipación de potencia máxima (20.3W) y el rango de temperatura de operación (-40 a +100°C) subrayan su capacidad. Sin embargo, mantener la temperatura de unión (Tj) por debajo de 125°C es primordial para la fiabilidad. Esto requiere un diseño efectivo de la ruta térmica desde la almohadilla térmica del LED hasta el disipador del sistema.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Un sistema de clasificación preciso es esencial para garantizar la consistencia de color y brillo en productos de iluminación.

3.1 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)

El LED está disponible en CCTs estándar, cada una mapeada a regiones de cromaticidad específicas en el diagrama CIE 1931. El código de pedido especifica la región objetivo, garantizando que la luz blanca emitida caiga dentro de un espacio de color definido.

• 2700K (Regiones: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (Regiones: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (Regiones: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (Regiones: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (Regiones: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (Regiones: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (Regiones: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (Regiones: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

Nota: La hoja de datos especifica que el bin de flujo luminoso representa un valor mínimo. Los envíos pueden exceder el flujo mínimo pedido, pero siempre se adherirán a la región de cromaticidad CCT pedida.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo se clasifica a una corriente de prueba de 350mA. Las tolerancias están claramente definidas.

• Blanco Cálido / Blanco Neutro (2700K-5000K, CRI 70):
  • Código 3K: Mín 800 lm, Típ 900 lm
  • Código 3L: Mín 900 lm, Típ 1000 lm
• Blanco Frío (5000K-10000K, CRI 70):
  • 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

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

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

La curva I-V es característica de un diodo. El Vf típico de 9.3V a 350mA indica que este es un LED de alto voltaje, probablemente con múltiples uniones de diodo en serie dentro del encapsulado. Los diseñadores deben asegurar que el driver pueda proporcionar voltaje suficiente, especialmente considerando el Vf máximo de 29V. La curva muestra una relación no lineal; un pequeño aumento en el voltaje conduce a un gran aumento en la corriente, destacando la necesidad de un accionamiento de corriente constante.

4.2 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo

Esta curva demuestra la dependencia de la salida de luz con la corriente de accionamiento. La salida de luz aumenta con la corriente pero no de forma lineal. A corrientes más altas, la eficiencia típicamente cae debido al aumento de los efectos térmicos y al "droop". Operar a los 350mA recomendados probablemente representa un equilibrio entre salida y eficiencia/vida útil.

4.3 Distribución Espectral de Potencia Relativa

La curva espectral para un LED blanco muestra un pico azul primario (del chip InGaN) y una emisión más amplia del fósforo amarillo. La forma y proporción de estos picos determinan la CCT y el CRI. Los LEDs blanco frío tienen un pico azul más dominante, mientras que los blancos cálidos tienen una emisión de fósforo más fuerte. La curva es esencial para comprender las propiedades de reproducción cromática.

4.4 Temperatura de Unión vs. Energía Espectral Relativa

Este gráfico es crítico para comprender el cambio de color. A medida que la temperatura de unión aumenta, la salida espectral del chip LED y la eficiencia de conversión del fósforo pueden cambiar, provocando cambios en la CCT y la cromaticidad. El encapsulado cerámico ayuda a minimizar el aumento de temperatura, reduciendo así la magnitud de este cambio.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado cerámico de montaje superficial de 9.2mm x 9.2mm. La altura exacta es típicamente alrededor de 1.6mm. El dibujo dimensional proporciona medidas críticas para el diseño de la huella en el PCB y las comprobaciones de espacio libre.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas y Plantilla de Estarcido

Se proporciona un diagrama detallado del diseño de almohadillas para asegurar la formación adecuada de la junta de soldadura y la conexión térmica. El diseño típicamente presenta una gran almohadilla térmica central para la transferencia de calor y almohadillas más pequeñas para las conexiones eléctricas (ánodo y cátodo). El diseño de plantilla adjunto recomienda la geometría y el grosor de la apertura de la pasta de soldar para lograr el volumen de soldadura correcto. Se especifica una tolerancia de ±0.10mm para estos diseños.

5.3 Identificación de Polaridad

La hoja de datos debe indicar la marca de polaridad en el dispositivo (por ejemplo, un punto, una muesca o una esquina chaflanada) y correlacionarla con el diseño de las almohadillas. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de reflujo sin plomo (Pb-free). La temperatura máxima del cuerpo durante la soldadura no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 230°C debe limitarse a 10 segundos. Es crucial seguir el perfil de temperatura recomendado (calentamiento, precalentamiento, pico de reflujo, enfriamiento) para prevenir choque térmico, defectos en la junta de soldadura o daños en los materiales internos y el fósforo del LED.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

• Almacenar en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado (-40 a +100°C).
• Manipular con precauciones ESD para proteger la unión del semiconductor.
• Evitar estrés mecánico en el cuerpo cerámico o en los alambres de unión (wire bonds).
• Usar dentro de la vida útil recomendada por el fabricante, típicamente 12 meses desde la fecha de envío cuando se almacena en condiciones adecuadas.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Embalaje

Los LEDs se suministran típicamente en cinta y carrete para el ensamblaje automatizado pick-and-place. El tamaño del carrete, el ancho de la cinta, las dimensiones de los bolsillos y la orientación del dispositivo siguen las pautas estándar EIA-481. La cantidad por carrete es un valor estándar como 100 o 500 piezas.

7.2 Regla de Numeración de Modelo

El número de modelo T12019L(C/W)A codifica atributos clave del producto:

- T:Identificador de serie.

- 12:Código de encapsulado para Cerámico 9292.

- L/C/W:Código de color (L=Blanco Cálido, C=Blanco Neutro, W=Blanco Frío).

- Otros dígitos especifican códigos internos, bin de flujo y otras opciones según la tabla detallada de reglas de nomenclatura.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Industrial y de Alto Techo:Donde se necesita alta salida de lúmenes y construcción robusta.
• Iluminación de Áreas Exteriores:Farolas, luces de estacionamiento, iluminación de estadios que se benefician del amplio ángulo de visión y robustez térmica.
• Downlights y Rieles de Alta Salida:Para espacios comerciales y minoristas.
• Iluminación Especializada:Luces para cultivo, donde se requieren espectros específicos y alta intensidad.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Gestión Térmica:Este es el factor más crítico. Utilizar un PCB con suficientes vías térmicas bajo la almohadilla, conectado a un PCB de núcleo metálico (MCPCB) o disipador de tamaño adecuado. La calidad del material de interfaz térmica (TIM) es importante.
• Corriente de Accionamiento:Usar un driver LED de corriente constante. La corriente debe establecerse en función de la salida de luz deseada y el margen de diseño térmico. No exceder el valor máximo absoluto.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 130 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, reflectores) para lograr el patrón de haz deseado.
• Diseño Eléctrico:Asegurar trazas de baja inductancia y baja resistencia desde el driver hasta el LED para minimizar la pérdida de potencia y los picos de voltaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs SMD plásticos de potencia media estándar (por ejemplo, 3030, 5050), la Serie Cerámica 9292 ofrece:

- Mayor Manejo de Potencia:10W+ frente a típicamente 1-3W para encapsulados plásticos.

- Resistencia Térmica Superior (Rth j-s):El sustrato cerámico tiene una resistencia térmica mucho menor que el plástico, lo que conduce a una temperatura de unión más baja a la misma potencia, lo que se traduce directamente en una mayor vida útil (L70, L90).

- Mejor Estabilidad de Color:Una menor resistencia térmica minimiza el cambio de color con el tiempo y la temperatura.

- Mayor Coste:El encapsulado cerámico es más caro que el moldeado plástico.

En comparación con otros encapsulados cerámicos (por ejemplo, 3535, 5050 cerámico), la mayor huella del 9292 permite una almohadilla térmica más grande y potencialmente una mayor salida de luz total de múltiples chips o un solo chip más grande.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué voltaje de driver se requiere?

El driver debe suministrar un voltaje mayor que el voltaje directo máximo (Vf max) de la cadena de LEDs. Para un solo LED 9292, la salida del driver debe exceder los 29V. En la práctica, se añade un margen de seguridad. Para múltiples LEDs en serie, multiplique el Vf máximo por el número de LEDs.

10.2 ¿Cómo logro la vida útil nominal?

La vida útil del LED (por ejemplo, L70 - tiempo hasta el 70% de la salida de lúmenes inicial) depende en gran medida de la temperatura de unión (Tj). Para lograr la vida útil nominal, debe diseñar el sistema para mantener Tj muy por debajo del máximo de 125°C, idealmente por debajo de 85-105°C durante la operación. Esto requiere una excelente gestión térmica como se describe en la sección 8.2.

10.3 ¿Puedo accionarlo a 700mA continuamente?

El Valor Máximo Absoluto para la corriente directa en CC es de 700mA. Sin embargo, la operación continua en este valor máximo generará un calor significativo y probablemente llevará a Tj a su límite, comprometiendo severamente la vida útil y la fiabilidad. La condición de operación típica especificada es de 350mA. La operación por encima de esto solo debe considerarse con un diseño térmico excepcional y comprendiendo la vida útil reducida.

10.4 ¿Cuál es la diferencia entre los bins de flujo 3K, 3L y 3M?

Estos son bins de salida de flujo luminoso medidos a 350mA. 3K es el bin de salida más bajo (mín 800lm), 3L es el medio (mín 900lm) y 3M es el más alto para blanco frío (mín 1000lm). Seleccionar un bin más alto produce más luz por dispositivo pero puede tener un coste más alto.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una Luminaria Industrial de 100W.

Un diseñador pretende crear una luminaria con aproximadamente 15,000 lúmenes. Usando LEDs 9292 en el bin de flujo 3M (1000lm típicos cada uno), necesitaría 15 LEDs. Los organiza en una configuración de 3 en serie x 5 en paralelo. Cada cadena en serie tiene un Vf máximo de 3 * 29V = 87V. Selecciona un driver de corriente constante con una salida de 1050mA (350mA x 3 cadenas paralelas) y un rango de voltaje que cubra hasta ~90V. El PCB es una placa de núcleo metálico con una base de aluminio gruesa. Se ejecutan simulaciones térmicas para asegurar que el disipador pueda disipar los ~150W de calor total (100W eléctricos, más pérdidas del driver) manteniendo la temperatura de unión del LED por debajo de 105°C en un ambiente de 40°C. Se utilizan ópticas secundarias para crear un patrón de haz de 120 grados adecuado para la iluminación industrial.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED blanco funciona según el principio de electroluminiscencia en un semiconductor y conversión de fósforo. La corriente eléctrica se conduce a través de una unión semiconductor InGaN (Nitruro de Galio e Indio) polarizada en directa, provocando que electrones y huecos se recombinen y emitan fotones en el espectro azul (típicamente alrededor de 450-455nm). Esta luz azul luego golpea una capa de fósforo amarillo (YAG:Ce) sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y reemite luz a través de un amplio espectro en la región amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción de luz azul a amarilla determina la temperatura de color correlacionada (CCT).

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LEDs cerámicos de alta potencia está impulsado por varias tendencias clave:

- Mayor Eficacia (lm/W):Mejoras continuas en la epitaxia del chip, tecnología de fósforo y diseño del encapsulado apuntan a extraer más luz por vatio de entrada eléctrica.

- Mejor Calidad de Color:Desarrollo de mezclas de fósforos (sistemas multi-fósforo o bombeo violeta) para lograr un Índice de Reproducción Cromática (CRI) más alto, especialmente R9 (rojo saturado), y un color más consistente entre lotes.

- Miniaturización con Alto Flujo:Esfuerzos para empaquetar más lúmenes en encapsulados cerámicos más pequeños (por ejemplo, pasar de 9292 a huellas más compactas pero igualmente potentes) para permitir luminarias más pequeñas y discretas.

- Iluminación Inteligente y Ajustable:Integración de LEDs cerámicos con electrónica de control para permitir atenuación, ajuste de CCT y capacidades de cambio de color para aplicaciones de iluminación centradas en el ser humano.

- Fiabilidad y Vida Útil:Enfoque continuo en materiales y encapsulado para reducir aún más la resistencia térmica y ralentizar la depreciación de lúmenes, llevando las vidas útiles L90 más allá de las 100,000 horas.