Hoja de Datos del LED ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z - Paquete 1.7mm - Voltaje 2.95-3.95V - Flujo Luminoso 540lm - Blanco Frío 5000-6000K - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z es un LED de montaje superficial de alto brillo, diseñado para aplicaciones que requieren una iluminación eficiente y compacta. Pertenece a una serie caracterizada por un factor de forma reducido combinado con una alta salida óptica. El dispositivo utiliza tecnología de chip InGaN para producir luz blanca fría. Sus objetivos de diseño principales son ofrecer una alta eficacia luminosa dentro de una huella de paquete mínima, lo que lo hace adecuado para ensamblajes electrónicos con limitaciones de espacio.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja clave de este LED es su alta eficiencia óptica, medida en 87.66 lm/W en condiciones típicas de operación. Esta eficiencia se traduce en un menor consumo de energía para un nivel de luz dado. El dispositivo cumple con RoHS, está libre de halógenos y cumple con las regulaciones REACH de la UE, lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictos estándares ambientales. Sus aplicaciones objetivo principales incluyen unidades de flash para cámaras de teléfonos móviles, linternas para equipos de video digital, retroiluminación de TFT, diversos accesorios de iluminación interior y exterior, iluminación decorativa e iluminación interior/exterior automotriz. La combinación de alto flujo y un amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona flexibilidad de diseño para necesidades de iluminación tanto focalizada como difusa.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

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

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Corriente Directa Continua (Modo Linterna):350 mA. Esta es la corriente continua máxima que el LED puede manejar.
• Corriente de Pulso Pico:2000 mA para pulsos de 400 ms con un período de apagado de 3600 ms, limitado a 30,000 ciclos. Este límite es crucial para aplicaciones de flash/estroboscopio.
• Resistencia a ESD (Modelo Cuerpo Humano):2000 V. Esto indica un nivel moderado de protección incorporada contra descargas electrostáticas.
• Temperatura de Unión (T_J):150 °C. La temperatura máxima permitida de la unión semiconductor.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40 °C a +85 °C. El rango de temperatura ambiente para una operación confiable.
• Resistencia Térmica (R_th):9 °C/W. Este es un parámetro crítico que representa el aumento de temperatura por vatio de potencia disipada. Un valor más bajo indica una mejor transferencia de calor desde la unión hacia la almohadilla de soldadura. Una gestión térmica adecuada es esencial para mantener el rendimiento y la longevidad.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura de almohadilla de soldadura (T_s) de 25°C. Todos los datos eléctricos y ópticos se prueban bajo una condición de pulso de 50 ms para minimizar los efectos de autocalentamiento.

• Flujo Luminoso (I_v):480 lm (Mín), 540 lm (Típ), 600 lm (Máx) a I_F= 1600 mA. El valor típico de 540 lm es la cifra central de rendimiento.
• Voltaje Directo (V_F):2.95 V (Mín), 3.45 V (Típ), 3.95 V (Máx) a I_F= 1600 mA. La variación se gestiona mediante la clasificación por voltaje.
• Temperatura de Color Correlacionada (CCT):5000 K (Mín), 5500 K (Típ), 6000 K (Máx). Esto define la apariencia de color blanco frío.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados con una tolerancia de ±5°. Este ángulo amplio produce un patrón de radiación similar a Lambertiano, adecuado para iluminación de área.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

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

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED se agrupan en dos lotes principales de voltaje a I_F= 1600 mA:

• Lote 2934: V_Frango de 2.95 V a 3.45 V.
• Lote 3439: V_Frango de 3.45 V a 3.95 V.

Seleccionar LED del mismo lote de voltaje ayuda a mantener una distribución de corriente uniforme cuando se manejan múltiples dispositivos en paralelo.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El brillo se categoriza en cuatro lotes a I_F= 1600 mA:

• Lote K5:480 lm a 510 lm.
• Lote K6:510 lm a 540 lm.
• Lote K7:540 lm a 570 lm.
• Lote K8:570 lm a 600 lm.

El número de parte indica un lote K8, lo que significa que se selecciona del grupo de mayor brillo.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

La luz blanca fría se define dentro de una región específica en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. El lote designado como \"5060\" abarca temperaturas de color de 5000K a 6000K. La hoja de datos proporciona las coordenadas de las esquinas (CIE-x, CIE-y) de este lote cuadrilátero: (0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054). Todas las mediciones de color tienen una tolerancia de ±0.01 y se definen a I_F= 1000 mA.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral Relativa

El gráfico muestra la salida de luz en función de la longitud de onda (λ) cuando se maneja a 1000 mA. Para un LED blanco frío que utiliza un chip azul de InGaN con un recubrimiento de fósforo, el espectro típicamente muestra un pico azul dominante (del chip) y una banda de emisión amarillo-verde más amplia (del fósforo). La salida combinada resulta en luz blanca. La longitud de onda pico (λ_p) y el ancho espectral influyen en el Índice de Reproducción Cromática (CRI), aunque el CRI no se especifica explícitamente en esta hoja de datos.

4.2 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva V_F-I_F)

Esta curva es no lineal, típica de un diodo. El voltaje directo aumenta con la corriente pero a una tasa decreciente. Comprender esta curva es esencial para diseñar el circuito de manejo de corriente, especialmente para controladores de corriente constante, para asegurar que se disponga del margen de voltaje necesario.

3.3 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta con la corriente pero no de forma lineal. A corrientes más altas, la eficiencia típicamente disminuye debido al aumento de la temperatura de unión y otros efectos no ideales (caída de eficiencia). La curva ayuda a determinar la corriente de manejo óptima para equilibrar el brillo con la eficacia y la vida útil del dispositivo.

4.4 CCT vs. Corriente Directa

La temperatura de color correlacionada puede cambiar ligeramente con la corriente de manejo. Esta curva muestra cómo el punto blanco (frialdad/calidez) cambia de corriente baja a alta, lo cual es importante para aplicaciones críticas en color.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete de montaje superficial. Las dimensiones exactas se proporcionan en un dibujo detallado en la página 8 de la hoja de datos, con una tolerancia de ±0.1 mm. El paquete incluye marcas de ánodo y cátodo para la orientación correcta en el PCB. El diseño de la almohadilla térmica (si está presente) y la huella general son críticos para una disipación de calor efectiva, impactando directamente el flujo luminoso alcanzable y la confiabilidad a largo plazo.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Soldadura por Reflujo

El LED está clasificado para una temperatura máxima de soldadura de 260°C y puede soportar un máximo de 2 ciclos de reflujo. Es crucial seguir el perfil de reflujo recomendado para prevenir choque térmico, delaminación o daño a los alambres de unión internos y al fósforo.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

El dispositivo es sensible a la humedad. Se empaqueta en una bolsa resistente a la humedad con desecante. Las reglas clave de almacenamiento incluyen:

• No abrir la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Almacenar bolsas sin abrir a ≤30°C / ≤90% HR.
• Después de abrir, usar los componentes dentro de su vida útil de piso (tiempo de exposición) y almacenar a ≤30°C / ≤85% HR.
• Si se exceden las condiciones o tiempos de almacenamiento especificados, se requiere un pretratamiento de horneado (60±5°C durante 24 horas) antes del reflujo para prevenir el \"efecto palomita\" (agrietamiento del paquete debido a la rápida expansión del vapor).

La hoja de datos especifica que el dispositivo cumple con el Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 1 de JEDEC, que tiene una vida útil de piso ilimitada a ≤30°C/85% HR.

6.3 Protección Eléctrica

Una nota crítica establece que el LED no está diseñado para operación en polarización inversa. Aunque tiene cierta protección ESD, se recomiendan resistencias limitadoras de corriente externas. Sin un control de corriente adecuado, incluso un pequeño aumento de voltaje puede provocar una gran oleada de corriente, potencialmente destructiva.

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los LED se suministran en cintas portadoras con relieve, que luego se enrollan en carretes. La cantidad estándar cargada es de 2000 piezas por carrete, con una cantidad mínima de pedido de 1000 piezas. El etiquetado del producto en el carrete incluye:

• CPN: Número de Producto del Cliente
• P/N: Número de Parte del Fabricante (ej., ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z)
• LOT NO: Número de lote de fabricación rastreable.
• QTY: Cantidad de empaque.
• CAT: Lote de Flujo Luminoso (ej., K8).
• HUE: Lote de Color (ej., 5060).
• REF: Lote de Voltaje Directo (ej., 2934 o 3439).
• MSL-X: Nivel de Sensibilidad a la Humedad.

Las dimensiones detalladas para la cinta portadora y el carrete del emisor se proporcionan en la hoja de datos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Flash de Cámara Móvil:Utilizar la capacidad de corriente de pulso pico alta (2000mA). El diseño debe gestionar la alta potencia instantánea y el calor generado durante ráfagas cortas.
• Linterna/Luz para Video Digital:Puede manejarse a corrientes continuas más bajas (ej., 350mA o menos) para operación sostenida. La gestión térmica en el PCB es clave.
• Retroiluminación de TFT:El amplio ángulo de visión y el alto brillo son ventajosos. A menudo se usan múltiples LED en arreglos, requiriendo una selección cuidadosa de lotes coincidentes para uniformidad de brillo y color.
• Iluminación General:Adecuado para iluminación de acento, decorativa y de tareas. La alta eficiencia contribuye al ahorro de energía.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Este es el factor más crítico para el rendimiento y la vida útil. Utilice un PCB con buena conductividad térmica (ej., PCB de núcleo metálico - MCPCB) y asegure una ruta de baja resistencia térmica desde la almohadilla del LED al ambiente. La hoja de datos señala que todas las pruebas de confiabilidad se realizan con una buena gestión térmica en un MCPCB.
• Manejo de Corriente:Siempre use un controlador de corriente constante, no una fuente de voltaje constante. Esto asegura una salida de luz estable y protege al LED de la fuga térmica.
• Óptica:El ángulo de visión de 120 grados puede requerir óptica secundaria (lentes, reflectores) para aplicaciones que necesitan un haz más enfocado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien esta hoja de datos independiente no proporciona una comparación directa con otros modelos, la serie ELCS17G puede evaluarse en base a sus parámetros declarados. Sus diferenciadores clave probablemente incluyen la combinación de un paquete muy compacto de 1.7mm con un flujo luminoso típico relativamente alto de 540lm. La eficiencia óptica de 87.66 lm/W a 1.6A es una cifra competitiva. La estructura integral de clasificación (flujo, voltaje, color) permite una selección precisa en aplicaciones de alto volumen y sensibles a la consistencia, como arreglos de retroiluminación. El amplio ángulo de visión de 120 grados ofrece una solución diferente en comparación con LED de haces más estrechos, que pueden requerir más unidades para lograr la misma área iluminada.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo manejar este LED con una fuente de alimentación de 3.3V?

R: No directamente. El voltaje directo típico es de 3.45V a 1600mA, que está por encima de 3.3V. Debe usar un circuito controlador de corriente constante que pueda proporcionar el margen de voltaje necesario para regular la corriente correctamente.

P: ¿Cuál es la vida útil esperada de este LED?

R: La hoja de datos especifica que todas las especificaciones están garantizadas por una prueba de confiabilidad de 1000 horas, con una degradación del flujo luminoso de menos del 30%. La vida útil real en una aplicación depende en gran medida de las condiciones de operación, especialmente de la temperatura de unión. Operar en o por debajo de las corrientes recomendadas con una excelente gestión térmica maximizará la vida útil.

P: ¿Cómo interpreto el número de parte ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z?

R: El número de parte codifica información clave del lote: \"5060\" se refiere al lote de color blanco frío (5000-6000K), \"K8\" es el lote de flujo luminoso (570-600lm), y \"3343\" o similar probablemente indica el lote de voltaje directo. El prefijo \"ELCS17G\" denota la serie y el paquete.

P: ¿Es necesario un disipador de calor?

R: Para operación continua a corrientes altas (ej., cerca de 350mA DC o 1600mA pulsada), una disipación de calor efectiva es absolutamente necesaria. La resistencia térmica de 9 °C/W significa que por cada vatio disipado, la temperatura de unión aumenta 9°C por encima de la temperatura de la almohadilla de soldadura. Sin una ruta térmica adecuada, la unión excederá rápidamente su límite máximo, lo que llevará a una degradación rápida del rendimiento y falla.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñando una lámpara de tareas de alto brillo.

Un diseñador quiere crear una lámpara de escritorio compacta alimentada por USB. Planea usar un solo LED ELCS17G-NB5060K8 para lograr una luz blanca fría y brillante. El puerto USB proporciona 5V. El diseñador selecciona un CI controlador reductor de corriente constante que puede aceptar una entrada de 5V y entregar una salida estable de 350mA. Calcula el voltaje directo aproximado del lote K8/VF2934 como 3.2V. El controlador debe manejar la diferencia entre 5V y 3.2V. Para la gestión térmica, diseña un pequeño PCB de núcleo de aluminio que actúa tanto como placa de circuito como disipador de calor. El LED se coloca centralmente con una gran área de cobre conectada a la almohadilla térmica. El PCB de aluminio se adhiere luego a la carcasa metálica de la lámpara para una disipación de calor adicional. Se coloca una lente difusora simple sobre el LED para suavizar el haz del amplio ángulo de visión. Este diseño aprovecha la alta eficiencia del LED para proporcionar luz abundante desde una fuente USB de baja potencia mientras gestiona el calor de manera efectiva para una confiabilidad a largo plazo.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en un semiconductor. El núcleo es un chip hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n de este chip, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación InGaN está diseñada para emitir fotones en la región azul del espectro. Para crear luz blanca, la luz azul emitida por el chip golpea un recubrimiento de fósforo (típicamente basado en granate de itrio y aluminio o materiales similares) depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como un amplio espectro de luz amarillo-verde. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarillo-verde convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción exacta de emisión azul a amarillo-verde determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT), con este dispositivo ajustado para una apariencia de blanco frío (5000-6000K).

13. Tendencias Tecnológicas y Contexto

El desarrollo de LED como la serie ELCS17G es parte de la tendencia continua en iluminación de estado sólido hacia una mayor eficiencia (lm/W), mayor luminancia (lm/mm²) y una confiabilidad mejorada. Los impulsores clave de la industria incluyen la eliminación global de tecnologías de iluminación ineficientes y la demanda de miniaturización en electrónica de consumo. Las tendencias futuras probablemente involucrarán mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna de los chips InGaN (reduciendo la \"caída de eficiencia\" a altas corrientes), el desarrollo de materiales de fósforo más robustos y eficientes, y técnicas de empaquetado avanzadas para reducir aún más la resistencia térmica. También hay un fuerte enfoque en mejorar las métricas de calidad de color como el Índice de Reproducción Cromática (CRI) y R9 (rojo saturado), y permitir un ajuste de color preciso. El movimiento hacia sistemas de iluminación inteligentes y conectados también influye en el diseño de LED, con la posible integración de capacidades de control y detección a nivel de paquete. El énfasis en el cumplimiento ambiental (RoHS, REACH, libre de halógenos) visto en esta hoja de datos es ahora un requisito estándar en toda la industria electrónica.