Hoja de Datos del LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H - Blanco Cálido - 210lm @ 1A - 3.2V Típ. - Ángulo de Visión 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas del ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H, un LED de montaje superficial de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. Este dispositivo utiliza tecnología de chip InGaN para producir una luz blanca cálida con una temperatura de color correlacionada (CCT) que oscila entre 2000K y 2500K. Sus objetivos principales de diseño son una alta eficiencia luminosa dentro de un encapsulado compacto, lo que lo hace idóneo para aplicaciones con espacio limitado que requieren una iluminación brillante y de calidad.

Las ventajas principales de este LED incluyen un flujo luminoso típico de 210 lúmenes a una corriente directa de 1000mA, lo que resulta en una alta eficiencia óptica de 61,7 lúmenes por vatio. Incorpora una robusta protección ESD valorada hasta 8KV (HBM) y cumple con los principales estándares de la industria, incluidos RoHS, REACH y los requisitos libres de halógenos. Los mercados objetivo son diversos, abarcando electrónica de consumo, iluminación automotriz, iluminación general y aplicaciones de iluminación especializada donde la fiabilidad y el rendimiento son críticos.

2. Interpretación Profunda de los 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 funcionamiento recomendadas.

• Corriente Directa en CC (Modo Linterna): 350 mA. Esta es la corriente continua máxima en CC que el LED puede soportar.
• Corriente de Pico Pulsada: 1200 mA. Esta corriente elevada solo es admisible bajo condiciones de pulso específicas: ancho de pulso de 400 ms, tiempo apagado de 3600 ms, para un máximo de 30.000 ciclos. Esto es típico para aplicaciones de flash de cámara.
• Temperatura de Unión (Tj): 145 °C. La temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor. Superar este límite conlleva el riesgo de una degradación acelerada o fallo.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento: -40°C a +85°C (funcionamiento), -40°C a +100°C (almacenamiento).
• Disipación de Potencia (Modo Pulsado): 4,74 W. La potencia máxima que el encapsulado puede disipar durante el funcionamiento pulsado, dependiendo en gran medida de la gestión térmica.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 120 grados. Este amplio ángulo de visión indica un patrón de emisión casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área.

Nota Crítica: Se desaconseja encarecidamente operar en o cerca de estos límites máximos durante períodos prolongados, ya que conducirá a una fiabilidad reducida y a un posible daño permanente. No se permite la aplicación simultánea de múltiples límites máximos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en condiciones de prueba estándar (Ts=25°C) y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Flujo Luminoso (I_v): Mínimo 180 lm, Típico 210 lm a I_F=1000mA. La tolerancia de medición es ±10%.
• Tensión Directa (V_F): Rango desde 2,85V hasta 3,95V a I_F=1000mA. El valor típico es de alrededor de 3,2V. La tolerancia de medición es ±0,1V. Todos los datos eléctricos y ópticos se prueban utilizando un pulso de 50 ms para minimizar los efectos de autocalentamiento.
• Temperatura de Color (CCT): 2000K a 2500K, definiendo su apariencia de blanco cálido.

El rendimiento está garantizado mediante pruebas de fiabilidad de 1000 horas, con el criterio de que la degradación del flujo luminoso sea inferior al 30%. Todas las pruebas de fiabilidad asumen una buena gestión térmica utilizando una placa de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB) de 1,0 cm x 1,0 cm.

2.3 Características Térmicas y de Fiabilidad

Una gestión térmica eficaz es primordial para el rendimiento y la longevidad del LED. Los parámetros térmicos clave incluyen:

• Temperatura de Unión (Tj máx.): 145°C.
• Temperatura del Sustrato (T_s): Debe mantenerse en o por debajo de 70°C cuando se opera a I_F=1000mA. Este parámetro es crucial para el diseño térmico del sistema.
• Temperatura de Soldadura: Soporta una temperatura máxima de 260°C durante la soldadura por reflujo.
• Ciclos de Reflujo Permitidos: Máximo 2 ciclos.
• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL): Nivel 1. Este es el nivel más robusto, lo que indica una vida útil ilimitada en el suelo a ≤30°C/85% HR antes de requerir secado. Esto simplifica el manejo y almacenamiento.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins). Este dispositivo utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Tensión Directa

Los LED se agrupan por su caída de tensión directa a 1000mA en tres lotes:

• Lote 2832: V_F= 2,85V a 3,25V
• Lote 3235: V_F= 3,25V a 3,55V
• Lote 3539: V_F= 3,55V a 3,95V

Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con características eléctricas similares para un rendimiento consistente del driver.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se clasifican por su salida de luz total a 1000mA:

• Lote J5: I_v= 180 lm a 200 lm
• Lote J6: I_v= 200 lm a 250 lm
• Lote J7: I_v= 250 lm a 300 lm

El número de pieza "J5" indica que este dispositivo específico se encuentra dentro del lote de brillo J5.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

El color se define dentro de la región de blanco cálido en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. El lote "2025" en el número de pieza corresponde a un área cuadrilátera específica en este diagrama, asegurando que todos los LED dentro de este lote tengan coordenadas de color (x, y) muy similares, resultando en una apariencia de color blanco cálido consistente entre 2000K y 2500K. La tolerancia de medición para las coordenadas de color es de ±0,01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa (Curva V-I)

La curva V-I muestra una relación no lineal. La tensión directa aumenta con la corriente, partiendo de aproximadamente 2,6V a corrientes muy bajas y subiendo hasta unos 3,6V a 1200mA. Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente o el driver de corriente constante.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

La salida de luz aumenta de forma sublineal con la corriente. Si bien la salida aumenta significativamente de 0mA a 1000mA, la tasa de aumento puede disminuir a las corrientes más altas debido al "droop" de eficiencia, un fenómeno común en los LED donde la eficiencia interna disminuye a altas densidades de corriente. Esto subraya la importancia de operar a la corriente recomendada para una eficacia óptima.

4.3 Temperatura de Color Correlacionada (CCT) vs. Corriente Directa

La CCT permanece relativamente estable en todo el rango de corriente de funcionamiento, variando solo ligeramente entre aproximadamente 1900K y 2400K. Esta estabilidad es crucial para aplicaciones donde se requiere una temperatura de color consistente a pesar del atenuado o cambios en la corriente de accionamiento.

4.4 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico de distribución espectral relativa muestra un espectro de emisión amplio característico de un LED blanco convertido por fósforo, con una longitud de onda de pico (λ_p) en la región azul (del chip InGaN) y una amplia emisión amarilla/roja del fósforo. El patrón de radiación típico es Lambertiano (ley del coseno), confirmado por el gráfico polar que muestra un haz suave y amplio con un ángulo de visión de 120 grados. La intensidad es casi idéntica en los ejes X e Y.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado de dispositivo de montaje superficial (SMD). El plano del encapsulado (no reproducido aquí pero referenciado en la página 8 de la hoja de datos) proporciona dimensiones críticas que incluyen longitud, anchura, altura y disposición de las almohadillas. Las tolerancias son típicamente de ±0,1 mm a menos que se especifique lo contrario. El plano incluye características clave como la forma de la lente óptica, la marca del cátodo y la huella de almohadilla de soldadura recomendada para el diseño de PCB, lo cual es vital para garantizar una soldadura adecuada, conducción térmica y alineación óptica.

6. Guías de Soldadura y Montaje

• Soldadura por Reflujo: El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C. Está clasificado para un máximo de 2 ciclos de reflujo.
• Gestión Térmica: Como se especifica, la temperatura del sustrato no debe exceder los 70°C a 1000mA. Esto requiere el uso de una PCB apropiada (por ejemplo, MCPCB o un diseño con suficientes vías térmicas) y posiblemente un disipador adicional dependiendo del ciclo de trabajo de la aplicación y las condiciones ambientales.
• Almacenamiento: Como dispositivo MSL Nivel 1, no se requiere almacenamiento en seco especial en condiciones normales de fábrica (≤30°C/85% HR).
• Manejo: Se deben observar las precauciones estándar contra ESD debido a la protección ESD integrada, que está valorada hasta 8KV pero aún puede ser vulnerable a eventos de mayor energía.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en cintas portadoras en relieve para el montaje automatizado pick-and-place. Cada carrete contiene 2000 piezas, con una cantidad mínima de pedido de 1000 piezas. La cinta portadora tiene dimensiones especificadas en la hoja de datos e incluye indicadores de polaridad para asegurar la orientación correcta durante el montaje. El etiquetado del producto en el carrete incluye campos para el Número de Pieza del Cliente (CPN), Número de Pieza del Fabricante (P/N), Número de Lote, Cantidad y los tres códigos de clasificación: CAT (Lote de Flujo Luminoso), HUE (Lote de Color) y REF (Lote de Tensión Directa), junto con el nivel MSL.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Flash de Cámara de Teléfono Móvil: La capacidad de corriente de pulso alta (1200mA) y el alto flujo luminoso lo hacen ideal para su uso como luz estroboscópica o linterna en dispositivos móviles.
• Iluminación General: Iluminación interior, iluminación decorativa, luces de escalón, señales de salida y otras iluminaciones arquitectónicas o de acento.
• Retroiluminación: Adecuado para unidades de retroiluminación de pantallas TFT que requieren luz blanca cálida.
• Iluminación Automotriz: Tanto aplicaciones interiores (iluminación ambiental, iluminación del salpicadero) como exteriores (dependiendo de los requisitos específicos de calificación automotriz).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Diseño del Driver: Utilice un driver de corriente constante adaptado al lote de tensión directa y a la corriente de funcionamiento deseada (por ejemplo, 350mA para funcionamiento continuo, hasta 1200mA para flash pulsado).
• Diseño Térmico: Este es el aspecto más crítico. Calcule la resistencia térmica necesaria desde la unión del LED al ambiente para mantener T_jy T_sdentro de los límites. Se recomienda encarecidamente el uso de MCPCBs o sustratos metálicos aislados (IMS) para aplicaciones de alta corriente.
• Diseño Óptico: El patrón Lambertiano de 120 grados es bueno para una iluminación amplia y uniforme. Para haces enfocados, se requerirán ópticas secundarias (lentes, reflectores).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

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

• Alta Eficacia en Blanco Cálido: Lograr 61,7 lm/W en un rango de CCT de blanco cálido (2000-2500K) es un punto de rendimiento notable, ya que la eficiencia a menudo disminuye en CCT más cálidos en comparación con el blanco frío.
• Robusto Manejo de Pulsos: La clasificación de pulso de 1200mA bajo condiciones definidas está específicamente adaptada para aplicaciones de flash de cámara, lo cual es un requisito especializado.
• Protección ESD de Alto Nivel Integrada: La protección de 8KV HBM está por encima del nivel típico de la industria, ofreciendo una mayor robustez en el manejo y uso final.
• Cumplimiento Integral: Cumple con los estándares RoHS, REACH y Libre de Halógenos, lo cual es esencial para la electrónica moderna, especialmente en los mercados de consumo y automotriz.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: El Límite Absoluto Máximo para la corriente directa en CC es de 350mA. El valor de 1000mA es una condición de prueba para especificar el flujo luminoso y típicamente está asociado con el funcionamiento pulsado (como el flash). Para funcionamiento continuo, no debe exceder los 350mA y debe asegurarse de que la temperatura del sustrato (T_s) permanezca en o por debajo de 70°C mediante una gestión térmica efectiva.

P: ¿Qué significa el "2025" en el número de pieza?

R: Se refiere al lote de cromaticidad (color). Los LED en este lote tendrán coordenadas de color dentro de un área definida en el diagrama CIE, produciendo un color blanco cálido con una Temperatura de Color Correlacionada entre 2000K y 2500K.

P: ¿Cuántos de estos LED puedo conectar en serie con una fuente de 12V?

R: Con una V_Ftípica de ~3,2V, teóricamente podrías conectar 3 LED en serie (3 * 3,2V = 9,6V), dejando margen para el regulador de corriente. Sin embargo, debes tener en cuenta la V_Fmáxima y mínima del lote (2,85V a 3,95V) y diseñar el driver para manejar este rango en todas las unidades de la cadena en serie.

P: ¿Es necesario un disipador térmico?

R: Para cualquier operación por encima de corrientes bajas, sí. La hoja de datos establece explícitamente que la temperatura del sustrato debe ser ≤ 70°C a 1000mA y todos los datos de fiabilidad se basan en el uso de una MCPCB de 1cm². Para el funcionamiento continuo a corrientes más bajas, aún se requiere un análisis térmico para asegurar T_j <145°C.

11. Ejemplo Práctico de Uso

Caso de Diseño: Lámpara de Trabajo Portátil

Un diseñador está creando una lámpara de trabajo de alta potencia alimentada por batería. Elige este LED por su alta salida de lúmenes y su color blanco cálido, que es más agradable para la vista. Planea usar una batería de Li-ion de 3,7V. Para alimentar el LED, selecciona un driver elevador de corriente constante ajustado a 300mA (por debajo del máximo de 350mA en CC) para garantizar una buena eficiencia y longevidad. Diseña una PCB de aluminio compacta que actúa tanto como portador del circuito como disipador de calor, asegurando que la almohadilla térmica del LED esté correctamente soldada a una gran zona de cobre conectada a vías térmicas. El amplio ángulo de haz de 120 grados proporciona una buena cobertura de área sin ópticas adicionales. La clasificación MSL Nivel 1 simplifica el proceso de montaje en su instalación de fabricación.

12. Introducción al 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 una tensión directa, los electrones y los huecos se recombinan dentro del chip, emitiendo fotones principalmente en la región azul del espectro. Esta luz azul luego golpea una capa de recubrimiento de fósforo (típicamente YAG:Ce o similar) depositada sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la reemite como luz amarilla y roja. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla/roja de amplio espectro del fósforo es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción exacta de luz azul a luz convertida por fósforo determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT); un mayor contenido de rojo/amarillo resulta en una luz blanca "más cálida", como es el caso de este dispositivo de 2000-2500K.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria del LED continúa evolucionando a lo largo de varios vectores clave relevantes para este tipo de dispositivo:

• Mayor Eficiencia (lm/W): Las mejoras continuas en la epitaxia de chips, la tecnología de fósforos y el diseño de encapsulados impulsan una mayor eficacia luminosa, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica para la misma salida de luz.
• Mejor Calidad y Consistencia del Color: Los avances en los sistemas de fósforos y los procesos de clasificación conducen a tolerancias de color más estrictas (áreas de lote más pequeñas) y valores más altos del Índice de Reproducción Cromática (CRI), incluso para LED de blanco cálido.
• Mayor Densidad de Potencia y Fiabilidad: Los materiales del encapsulado y las tecnologías de interfaz térmica están mejorando, permitiendo corrientes de accionamiento y disipación de potencia más altas mientras se mantiene o mejora la vida útil (métricas L70, L90).
• Integración y MiniaturizaciónExiste una tendencia hacia la integración de múltiples chips LED, drivers y circuitos de control en módulos únicos más inteligentes. Sin embargo, los LED discretos de alta potencia como este siguen siendo esenciales para aplicaciones que requieren la máxima flexibilidad en el diseño óptico y térmico.
• Rendimiento Pulsado para Detección: Para aplicaciones más allá de la iluminación, como LiDAR o luz estructurada para detección 3D, la capacidad de manejar pulsos de corriente muy altos y cortos con temporización precisa es cada vez más importante.