Ficha Técnica LED ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S - Paquete 7.0x?x?mm - Voltaje 2.95-3.95V - Potencia 3.85W - Blanco Frío 4000-5000K - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S es un LED de montaje superficial de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren una alta salida luminosa en un factor de forma compacto. Este dispositivo utiliza tecnología de chip InGaN para producir luz blanca fría con una temperatura de color correlacionada (CCT) que va de 4000K a 5000K. Su filosofía de diseño principal se centra en lograr una alta eficiencia óptica dentro de un paquete pequeño, lo que lo hace idóneo para soluciones de iluminación exigentes y con limitaciones de espacio.

Las ventajas principales de este LED incluyen un flujo luminoso típico de 220 lúmenes a una corriente directa de 1000mA, lo que resulta en una eficiencia óptica de aproximadamente 60.27 lúmenes por vatio. Incorpora una robusta protección ESD, conforme al estándar JEDEC JS-001-2017 (Modelo de Cuerpo Humano) para hasta 8kV, mejorando su fiabilidad durante la manipulación y el montaje. El dispositivo cumple plenamente con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, satisfaciendo los estándares medioambientales y de seguridad modernos.

El mercado objetivo para este componente es amplio, abarcando la electrónica de consumo, la iluminación profesional y aplicaciones automotrices. Su perfil de alto brillo y eficiencia lo hace especialmente adecuado para funciones donde tanto el rendimiento como la miniaturización son críticos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones de operación.

• Corriente Directa en CC (Modo Linterna): 350 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para operación prolongada.
• Corriente de Pico Pulsada: 1000 mA. Esta especificación aplica bajo condiciones pulsadas específicas (400ms encendido, 3600ms apagado, durante 30000 ciclos), típicas para aplicaciones de flash de cámara.
• Resistencia a ESD (HBM): 8000 V. Este alto nivel de protección salvaguarda al LED contra descargas electrostáticas durante la fabricación y manipulación.
• Voltaje Inverso: Nota 1. La ficha técnica establece explícitamente que estos LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Aplicar un voltaje inverso puede causar una falla inmediata.
• Temperatura de Unión (Tj): 125 °C. La temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento: -40°C a +85°C y -40°C a +100°C, respectivamente, indicando una amplia tolerancia ambiental.
• Temperatura de Soldadura: 260 °C. Esta es la temperatura pico permitida durante los procesos de soldadura por reflujo.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 120 grados. Este amplio ángulo de visión caracteriza un patrón de emisión casi Lambertiano, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.
• Disipación de Potencia (Modo Pulsado): 3.85 W. La potencia máxima que el paquete puede manejar bajo condiciones pulsadas.
• Resistencia Térmica (Rth): 8.5 °C/W. Este parámetro es crucial para el diseño de gestión térmica. Indica el aumento de temperatura por vatio de potencia disipada, desde la unión hasta la almohadilla de soldadura o la carcasa.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones típicas (Talmohadilla de soldadura = 25°C) y representan el rendimiento del dispositivo.

• Flujo Luminoso (Iv): Mínimo 180 lm, Típico 220 lm a IF=1000mA. La tolerancia de medición es ±10%.
• Voltaje Directo (VF): Oscila entre 2.95V y 3.95V a 1000mA, con una tolerancia de medición de ±0.1V. El VF real se clasifica en bins, como se detalla en la sección 3.
• Temperatura de Color (CCT): 4000K a 5000K, definiendo la región de blanco frío.
• Índice de Reproducción Cromática (CRI): ≥80. Esto indica una buena reproducción de color, adecuada para iluminación general donde la precisión del color es importante.
• Todos los datos eléctricos y ópticos se prueban bajo una condición de pulso de 50mspara minimizar los efectos de autocalentamiento y proporcionar mediciones consistentes y comparables.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se categoriza en tres bins, identificados por un código de 4 dígitos (ej., 2932, 3235, 3539). El código representa el voltaje mínimo y máximo en décimas de voltio.

• Bin 2932: VF = 2.95V a 3.25V
• Bin 3235: VF = 3.25V a 3.55V
• Bin 3539: VF = 3.55V a 3.95V

El número de parte específico "KB4050J5J7293910" indica que el bin de voltaje es "29", correspondiente al bin 2932 (2.95V mín.).

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica usando un código letra-número (ej., J5, J6, J7).

• Bin J5: Iv = 180 lm a 200 lm
• Bin J6: Iv = 200 lm a 250 lm
• Bin J7: Iv = 250 lm a 300 lm

El número de parte especifica "J5", ubicándolo en el bin de 180-200 lm a 1000mA.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

El color se define en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. El número de parte incluye "4050", que se refiere a un bin de color específico dentro del rango CCT de 4000K-5000K. La ficha técnica proporciona las coordenadas de las esquinas (CIE-x, CIE-y) de este bin: (0.344, 0.336), (0.347, 0.375), (0.389, 0.403) y (0.376, 0.355). La tolerancia de medición para las coordenadas de color es ±0.01. Los bins de color se definen a IF=1000mA.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral Relativa

La curva de distribución espectral de potencia muestra un pico de longitud de onda dominante (λp) en la región azul (típicamente alrededor de 450-455nm para un LED blanco convertido por fósforo), con una emisión secundaria amplia en la región amarilla/verde/roja proveniente del fósforo. Esta combinación produce la luz blanca fría. La curva confirma la afirmación de CRI ≥80, ya que el espectro tiene una emisión significativa en todo el rango visible en lugar de solo picos estrechos.

4.2 Patrones de Radiación Típicos

Los gráficos del patrón de radiación polar para los planos horizontal y vertical confirman la distribución tipo Lambertiana con un ángulo de visión de 120 grados. La intensidad luminosa relativa es casi idéntica en ambos planos, indicando una emisión simétrica, lo cual es ideal para iluminación de área uniforme.

4.3 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra la relación no lineal entre VF e IF. A medida que la corriente aumenta de 0 a 1200mA, el voltaje directo se incrementa. La curva es esencial para el diseño del driver, ya que ayuda a determinar el voltaje de alimentación requerido y la disipación de potencia a diferentes corrientes de operación.

4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra la dependencia de la salida de luz con la corriente de accionamiento. El flujo luminoso aumenta de manera sub-lineal con la corriente debido a la caída de eficiencia y los efectos de calentamiento de la unión, incluso en mediciones pulsadas. La curva es crítica para aplicaciones como flashes de cámara donde maximizar la salida de luz en un pulso corto es clave.

4.5 Temperatura de Color Correlacionada vs. Corriente Directa

La CCT muestra variación con la corriente de accionamiento. Puede aumentar o disminuir ligeramente dependiendo del comportamiento del sistema de fósforo con la densidad de corriente y la temperatura. Este gráfico es importante para aplicaciones que requieren una temperatura de color estable en diferentes configuraciones de brillo.

Nota: Todos los datos de correlación se prueban bajo una gestión térmica superior utilizando una Placa de Circuito Impreso con Núcleo Metálico (MCPCB) de 1cm², destacando la importancia del disipador de calor para lograr el rendimiento indicado en la ficha técnica.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED viene en un paquete de dispositivo de montaje superficial (SMD). Si bien las dimensiones exactas de largo y ancho del dibujo no están completamente especificadas en el texto proporcionado, el tipo de paquete es ELAT07. El dibujo incluye dimensiones críticas como tamaños de almohadillas, ubicación y contorno general, con tolerancias estándar de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Un diseño adecuado de las almohadillas en el PCB es esencial para una soldadura confiable, estabilidad mecánica y un rendimiento térmico y eléctrico óptimo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Soldadura por Reflujo

La temperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C, y el dispositivo puede soportar un máximo de 3 ciclos de reflujo. Deben usarse perfiles de reflujo estándar sin plomo con una temperatura pico por debajo de 260°C. El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) JEDEC está clasificado como Nivel 1, lo que significa que el dispositivo tiene una vida útil ilimitada en el piso a ≤30°C/85% HR y puede almacenarse sin embalaje seco. Sin embargo, debe soportar 168 horas de exposición a 85°C/85% HR antes del reflujo, lo cual es una prueba de preacondicionamiento estándar.

6.2 Gestión Térmica

Con una resistencia térmica (Rth) de 8.5 °C/W, un disipador de calor efectivo es obligatorio, especialmente cuando se opera a corrientes altas como 1000mA. La ficha técnica señala que todas las pruebas de fiabilidad se realizan utilizando una MCPCB de 1.0cm². Para una vida útil y rendimiento óptimos, la temperatura de unión debe mantenerse lo más baja posible, y se debe evitar la operación a la temperatura máxima de unión de 125°C durante períodos que excedan una hora. La disipación de potencia debe calcularse (Pd = VF * IF) y gestionarse en consecuencia.

6.3 Manipulación y Almacenamiento

La temperatura de almacenamiento oscila entre -40°C y +100°C. Se deben seguir las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación debido a la estructura sensible del semiconductor, a pesar de la protección ESD integrada de 8kV.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en embalaje resistente a la humedad. Se cargan en cintas portadoras, con una cantidad estándar cargada de 2000 piezas por carrete. La cantidad mínima de paquete es de 1000 piezas. El etiquetado del producto en el carrete incluye varios campos clave: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Parte del fabricante (P/N), Número de Lote, Cantidad de Embalaje (QTY) y los códigos de bin específicos para Flujo Luminoso (CAT), Color (HUE) y Voltaje Directo (REF). También se indica el nivel MSL. Las dimensiones de la cinta portadora y el carrete se proporcionan en milímetros en los dibujos de la ficha técnica.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Flash/Estroboscopio para Cámara de Teléfono Móvil: La capacidad de corriente pulsada alta (1000mA) y el alto flujo luminoso hacen de este LED una opción ideal para aplicaciones de flash de cámara, proporcionando una iluminación brillante para fotografía.
• Luz Linterna para Video Digital: Puede usarse como luz de video de brillo constante o variable.
• Iluminación General Interior: Adecuado para downlights, paneles de luz y otros accesorios que requieren una fuente de luz compacta y de alta salida.
• Retroiluminación: Para pantallas TFT-LCD que requieren alto brillo.
• Iluminación Automotriz: Para luces de mapa interiores, luces de techo o luces auxiliares exteriores, sujeto a cumplir con estándares de calificación automotriz específicos.
• Iluminación Decorativa y Arquitectónica: Para iluminación de acento, luces de escalera y marcadores de orientación.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Selección del Driver: Elija un driver LED de corriente constante compatible con el rango de voltaje directo (2.95V-3.95V) y capaz de entregar la corriente requerida (ej., 350mA continua, 1000mA pulsada).
• Diseño del PCB: Asegúrese de que las almohadillas del PCB coincidan con la recomendación de la ficha técnica. Use un PCB térmicamente conductor (como MCPCB o FR4 con vías térmicas) y un área de cobre adecuada para disipar el calor de manera efectiva. La ruta térmica desde las almohadillas de soldadura del LED hasta el disipador debe ser de baja resistencia.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, reflectores) para lograr el patrón de haz deseado para aplicaciones específicas como focos o flash.
• Protección Eléctrica: Aunque el LED tiene alta protección ESD, incorporar diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) u otros circuitos de protección en el PCB es una buena práctica para robustez en entornos hostiles.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien esta ficha técnica no proporciona una comparación directa lado a lado con otros modelos, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este LED:

• Alta Eficiencia en Paquete Pequeño: 60.27 lm/W a 1A es una eficiencia competitiva para un LED SMD de alta corriente.
• Protección ESD Robusta: La protección de 8kV HBM es más alta que la de muchos LED estándar, mejorando la fiabilidad.
• Clasificación (Binning) Integral: Una clasificación estricta en flujo, voltaje y color garantiza consistencia en las series de producción, lo cual es crítico para arreglos multi-LED donde la uniformidad es importante.
• Opción de Alto CRI: Se ofrece un CRI ≥80, lo cual es beneficioso para aplicaciones de iluminación donde la calidad del color importa, en comparación con los LED típicos de CRI 70.
• Rendimiento en Pulsos: Caracterizado y especificado para altas corrientes pulsadas, haciéndolo diseñado específicamente para aplicaciones de flash.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo alimentar este LED a 1000mA de forma continua?

R: No. El Límite Absoluto Máximo para Corriente Directa en CC (Modo Linterna) es 350mA. La especificación de 1000mA es solo para operación pulsada (400ms encendido, 3600ms apagado). La operación continua a 1000mA excedería los límites de disipación de potencia y temperatura de unión, llevando a una degradación rápida o falla.

P2: ¿Qué significa el código "KB4050J5J7293910" en el número de parte?

R: Es un código de clasificación (binning) que especifica las características de rendimiento del dispositivo: "4050" = Bin de Color (dentro de 4000-5000K), "J5" = Bin de Flujo Luminoso (180-200 lm), "29" = Bin de Voltaje Directo (2.95-3.25V). El "3910" puede referirse a otros códigos específicos del producto.

P3: ¿Necesito un disipador de calor para este LED?

R: Absolutamente, especialmente cuando se opera cerca de sus límites máximos. La resistencia térmica de 8.5°C/W significa que por cada vatio disipado, la temperatura de unión aumenta 8.5°C por encima de la temperatura de la almohadilla de soldadura. Sin un disipador de calor adecuado, la temperatura de unión excederá rápidamente el límite de 125°C, reduciendo la vida útil y la salida de luz.

P4: ¿Es necesario un circuito de protección contra polaridad inversa?

R: Sí. La ficha técnica establece explícitamente que el LED no está diseñado para polarización inversa. La aplicación accidental de un voltaje inverso, incluso pequeño, puede causar una falla inmediata y catastrófica. Su circuito driver debe incluir protección contra esto.

P5: ¿Qué tan estable es el color en el tiempo y con la temperatura?

R: La ficha técnica garantiza fiabilidad durante 1000 horas con menos del 30% de degradación del flujo luminoso bajo condiciones de prueba especificadas. El cambio de color a lo largo de la vida útil es un fenómeno común en los LED blancos, pero no se cuantifica en los datos proporcionados. Una gestión térmica adecuada es clave para minimizar el cambio de color con el tiempo.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Flash de Cámara de Teléfono Móvil de Alta Potencia

Un diseñador está creando un flash de doble LED para un smartphone. Selecciona el ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S por su alta salida pulsada y tamaño pequeño. El proceso de diseño implica:

1. Circuito Driver: Seleccionar un IC cargador de condensador conmutado compacto y de alta eficiencia, capaz de entregar pulsos de 1000mA a dos LED en serie (Vf total ~6-8V).

2. Diseño del PCB: Diseñar una pequeña MCPCB dedicada o una sub-placa FR4 con cobre grueso para los LED que actúe como disipador. Los LED se colocan con suficiente espaciado para evitar interferencia térmica.

3. Análisis Térmico: Modelar el aumento de temperatura durante una secuencia de flash. Con un pulso de 400ms, la temperatura de unión aumentará bruscamente. El diseño debe asegurar que se mantenga dentro de los límites durante múltiples flashes.

4. Óptica: Emparejar cada LED con una lente TIR (Reflexión Interna Total) pequeña y eficiente para colimar la luz de 120 grados en un haz más amplio y uniforme adecuado para fotografía, evitando puntos calientes.

5. Pruebas: Verificar la salida de luz, la consistencia de la temperatura de color entre los dos LED (usando partes de clasificación estricta) y el tiempo de reciclaje del flash bajo varias condiciones de batería.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El núcleo es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del chip, emitiendo fotones. La emisión primaria del chip InGaN está en el rango de longitud de onda azul. Esta luz azul luego golpea una capa de material de fósforo (típicamente Granate de Aluminio e Itrio dopado con Cerio, o YAG:Ce) depositado sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como un espectro amplio de luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción exacta de azul a amarillo, y la composición específica del fósforo, determinan la temperatura de color correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI).

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED como la serie ELAT07 sigue varias tendencias clave de la industria:

Mayor Eficiencia (lm/W): La investigación continua se centra en mejorar la eficiencia cuántica interna del chip azul y la eficiencia de conversión de los fósforos para aumentar los lúmenes por vatio, reduciendo el consumo de energía.

Mayor Densidad de Potencia: El impulso para producir más luz desde paquetes más pequeños continúa, exigiendo avances en materiales de gestión térmica y diseño de paquetes para extraer el calor de manera más efectiva.

Mejor Calidad y Consistencia del Color: Las tendencias incluyen avanzar hacia valores de CRI más altos (90+), mejor uniformidad de color entre lotes y un color más estable con la corriente de accionamiento y la temperatura (reduciendo el cambio de CCT).

Fiabilidad Mejorada: Las mejoras en materiales (epoxi, fósforo, adhesivo del chip) y el sellado del paquete aumentan la vida útil y el mantenimiento del lumen, especialmente bajo condiciones de operación a alta temperatura.

Integración: Existe una tendencia hacia la integración de múltiples chips LED, drivers y, a veces, circuitos de control en módulos o paquetes únicos para simplificar el ensamblaje del producto final.