Hoja de Datos del LED ELCH08 - LED Blanco de Alta Eficiencia - 290lm @ 1A - 2.85-3.9V - Ángulo de Visión de 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED (diodo emisor de luz) blanco de alta eficiencia. El dispositivo se caracteriza por su diseño de encapsulado compacto, que proporciona una salida luminosa elevada, haciéndolo adecuado para aplicaciones con espacio limitado que requieren una iluminación brillante. Sus ventajas principales incluyen un flujo luminoso típico de 290 lúmenes con una corriente de accionamiento de 1 Amperio, lo que corresponde a una eficacia óptica de aproximadamente 87 lúmenes por vatio. El LED incorpora una robusta protección contra descargas electrostáticas (ESD), mejorando su fiabilidad durante el manejo y el montaje. Cumple plenamente con las directivas RoHS y se fabrica mediante procesos libres de plomo.

1.1 Aplicaciones Destinadas

El LED está diseñado para una amplia gama de propósitos de iluminación. Las aplicaciones principales incluyen servir como fuente de luz para flash o estroboscopio en dispositivos móviles y equipos de vídeo digital. También es muy adecuado para iluminación general interior, retroiluminación de pantallas TFT y diversos sistemas de iluminación decorativa o de entretenimiento. Además, encuentra uso en iluminación automotriz para funciones tanto interiores como exteriores, así como en iluminación de seguridad y orientación, como señales de salida y marcadores de escalones.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Las siguientes secciones proporcionan un análisis detallado de los parámetros técnicos clave del dispositivo, derivados de los valores máximos absolutos y las condiciones típicas de funcionamiento.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Corriente Directa Continua (Modo Linterna): 350 mA. Esta es la corriente directa continua máxima que el LED puede soportar.
• Corriente de Pico Pulsada: 1500 mA. Esta corriente elevada solo puede aplicarse bajo condiciones de pulso específicas (duración máxima de 400 ms, ciclo de trabajo del 10%), típicas para operaciones de flash de cámara.
• Resistencia a ESD (HBM): 8 kV. El dispositivo ofrece una alta protección contra descargas electrostáticas según el estándar JEDEC JS-001-2017 (anteriormente JEDEC 3b), lo cual es crítico para la fiabilidad en el montaje y manejo.
• Temperatura de Unión (Tj): 150 °C. La temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento: -40 °C a +85 °C (funcionamiento), -40 °C a +100 °C (almacenamiento).
• Resistencia Térmica (Rth): 3.4 °C/W. Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde la unión al entorno. Un valor más bajo significa un mejor rendimiento térmico.
• Disipación de Potencia (Modo Pulsado): 6.42 W. La potencia máxima que el dispositivo puede disipar en condiciones de pulso.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 120 grados ± 5°. Esto define el rango angular donde la intensidad luminosa es al menos la mitad de la intensidad máxima, resultando en un patrón de emisión amplio, similar al de Lambert.

Notas Críticas: El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa. Se prohíbe el funcionamiento continuo en los valores máximos absolutos, ya que conducirá a degradación y posible fallo. Todas las especificaciones de fiabilidad se validan bajo un control térmico controlado en una placa de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB) de 1.0 cm².

2.2 Características Electroópticas (Ts=25°C)

Estos parámetros se miden bajo condiciones típicas de prueba (pulso de 50ms, almohadilla de soldadura a 25°C) y representan el rendimiento esperado.

• Flujo Luminoso (Iv): 260 lm (Mín), 300 lm (Típ) con IF=1000mA.
• Tensión Directa (VF): 2.85V (Mín), 3.90V (Máx) con IF=1000mA. El valor típico se encuentra dentro de este rango.
• Temperatura de Color Correlacionada (CCT): 5500K a 6500K, ubicándolo en el rango de temperatura de color "blanco frío" o "blanco luz día".

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Tensión Directa

Los LED se categorizan en tres lotes de tensión con IF=1000mA:
- Lote 2832: VF = 2.85V a 3.25V.
- Lote 3235: VF = 3.25V a 3.55V.
- Lote 3539: VF = 3.55V a 3.90V.
Esta clasificación ayuda en el diseño de circuitos de accionamiento estables al tener en cuenta la variación de la tensión directa.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se clasifican por su salida de luz con IF=1000mA:
- Lote J7: Iv = 260 lm a 300 lm.
- Lote J8: Iv = 300 lm a 330 lm.
- Lote J9: Iv = 330 lm a 360 lm.
Esto garantiza niveles de brillo predecibles en la aplicación final.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

La cromaticidad de la luz blanca se define por las coordenadas de color CIE 1931 (x, y). El lote principal para este dispositivo es5565, que apunta a un rango de CCT de 5500K a 6500K. El punto de referencia específico para este lote está en las coordenadas (0.3166, 0.3003), con un cuadrilátero de tolerancia definido en el gráfico CIE. El margen de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

4.1 Distribución Espectral Relativa

La curva de distribución espectral de potencia muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para un LED blanco basado en un chip azul de InGaN con un recubrimiento de fósforo, el espectro típicamente presenta un pico azul dominante del chip y una banda de emisión amarilla/roja más amplia del fósforo. La salida combinada produce luz blanca. La longitud de onda de pico (λp) y la forma espectral completa influyen en el Índice de Reproducción Cromática (IRC) y la calidad de color percibida.

4.2 Patrón de Radiación Típico

El patrón de radiación polar ilustra la distribución espacial de la intensidad luminosa. La curva proporcionada indica un patrón casi Lambertiano, donde la intensidad es aproximadamente proporcional al coseno del ángulo de visión. Esto resulta en una iluminación amplia y uniforme, adecuada para iluminación general y aplicaciones de flash. Se muestra que los patrones de los ejes X e Y son similares, lo que indica una emisión simétrica.

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

Esta curva demuestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente, pero no de forma lineal. Comprender esta curva es esencial para la gestión térmica y el diseño del accionamiento, ya que la potencia disipada (Vf * If) genera calor.

4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra cómo escala la salida de luz con la corriente de accionamiento. Inicialmente, el flujo aumenta casi linealmente con la corriente. Sin embargo, a corrientes más altas, ocurre una caída de eficiencia debido al aumento de la temperatura de unión y otros efectos de la física del semiconductor, lo que hace que el aumento relativo del flujo disminuya. Operar más allá de la corriente recomendada reduce la eficacia y acelera el envejecimiento.

4.5 CCT vs. Corriente Directa

Esta curva revela cómo la temperatura de color correlacionada cambia con la corriente de accionamiento. Típicamente, para los LED blancos convertidos por fósforo, la CCT puede aumentar (la luz se vuelve más fría/azulada) a corrientes muy altas debido a cambios diferenciales en la eficiencia entre el LED bomba azul y el fósforo. El gráfico muestra que la CCT se mantiene relativamente estable en todo el rango de corriente operativa, lo cual es deseable para un rendimiento de color consistente.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

Las dimensiones físicas y la construcción del encapsulado del LED son críticas para el diseño del PCB, la gestión térmica y el diseño óptico.

5.1 Dibujo de Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo detallado con dimensiones del encapsulado SMD (Dispositivo de Montaje Superficial). Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el tamaño y espaciado de las almohadillas (terminales). Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. Este dibujo es esencial para crear la huella del PCB (patrón de soldadura) en software CAD.

5.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado presenta un marcador de polaridad. La orientación correcta durante el montaje es obligatoria para evitar la polarización inversa, que no está soportada y puede dañar el dispositivo. La polaridad también se indica en la cinta portadora para las máquinas de colocación automática pick-and-place.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C, compatible con perfiles estándar de reflujo sin plomo (por ejemplo, IPC/JEDEC J-STD-020). El número máximo permitido de ciclos de reflujo es 3. Es crucial seguir el perfil de temperatura recomendado (rampa de calentamiento, precalentamiento, pico de reflujo y tasas de enfriamiento) para prevenir choque térmico y asegurar juntas de soldadura fiables sin dañar el componente LED.

6.2 Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL)

El componente tiene una clasificación MSL Nivel 1. Este es el nivel más alto de resistencia a la humedad, lo que significa que el dispositivo tiene una vida útil ilimitada en condiciones ≤ 30°C / 85% de Humedad Relativa y no requiere secado antes de su uso si se almacena dentro de estas condiciones. Esto simplifica la gestión de inventario en comparación con niveles MSL más altos.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento recomendado es de -40°C a +100°C. Los componentes deben mantenerse en sus bolsas barrera de humedad originales con desecante hasta que estén listos para su uso, para mantener la clasificación MSL 1.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones del Embalaje

Los LED se suministran en cintas portadoras embutidas enrolladas en carretes, que es el estándar para el montaje SMD automatizado. La hoja de datos proporciona las dimensiones tanto de la cinta portadora (paso de bolsillo, anchura, etc.) como del carrete (diámetro, tamaño del núcleo). Un carrete estándar contiene 2000 piezas. La cinta indica la polaridad y la dirección de avance para la máquina de colocación.

7.2 Etiquetado del Producto

El carrete y el embalaje están etiquetados con información clave para la trazabilidad y el uso correcto:
- P/N: El número de pieza del fabricante (por ejemplo, ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH).
- LOT NO: Número de lote de fabricación para control de calidad.
- QTY: Cantidad de piezas en el paquete.
- CAT: Código del lote de Flujo Luminoso (por ejemplo, J7).
- HUE: Código del lote de Color (por ejemplo, 5565).
- REF: Código del lote de Tensión Directa (por ejemplo, 2832, 3235, 3539).
- MSL-X: Nivel de Sensibilidad a la Humedad.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica: Este es el factor más crítico para el rendimiento y la vida útil del LED. La baja resistencia térmica (3.4°C/W) solo es efectiva con un disipador de calor adecuado. Utilice un PCB con suficiente área de cobre o un PCB con núcleo metálico (MCPCB) dedicado para conducir el calor lejos de las almohadillas de soldadura. La temperatura máxima del sustrato se especifica como 70°C con IF=1000mA.
Accionamiento de Corriente: Utilice un accionador de LED de corriente constante, no una fuente de tensión constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. Respete los valores máximos absolutos de corriente tanto para los modos continuo (linterna) como pulsado (flash).
Diseño Óptico: El amplio ángulo de visión de 120 grados es adecuado para aplicaciones que requieren una cobertura amplia. Para haces enfocados, serán necesarias ópticas secundarias (lentes, reflectores). El patrón de emisión Lambertiano simplifica el modelado óptico.

8.2 Precauciones contra ESD

Aunque el dispositivo tiene una alta protección ESD (8kV HBM), aún deben seguirse las prácticas estándar de control ESD durante el manejo y montaje (uso de estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas, etc.) para prevenir daños acumulativos o defectos latentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien la hoja de datos no proporciona una comparación directa lado a lado con otros modelos específicos, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este LED:
- Alta Eficacia Luminosa: 87 lm/W a 1A es una eficiencia competitiva para un LED SMD de alta potencia de su clase, lo que conduce a un menor consumo de energía y una carga térmica reducida para una salida de luz dada.
- Capacidad de Pulsos de Alta Corriente: La clasificación de corriente de pico pulsada de 1500mA para aplicaciones de flash es una característica significativa, que permite ráfagas de luz muy brillantes y de corta duración, adecuadas para flashes de cámara.
- Robusta Clasificación ESD: 8kV HBM ofrece una robustez de manejo superior en comparación con muchos LED con clasificaciones ESD más bajas o no especificadas.
- Clasificación Integral (Binning): La clasificación por tres parámetros (flujo, tensión, color) permite un control más estricto del rendimiento del sistema, lo que es ventajoso para aplicaciones que exigen consistencia de color y brillo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de alimentación de 3.3V?
R: No directamente. La tensión directa (Vf) varía de 2.85V a 3.90V a 1A. Una fuente de 3.3V podría apenas encender una unidad de bajo Vf, pero no puede proporcionar una regulación de corriente adecuada. Se requiere un circuito accionador de corriente constante.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el "Modo Linterna" (350mA) y la condición de prueba (1000mA)?
A: "Modo Linterna" se refiere a la corrientecontinuamáxima (350mA). La especificación de 1000mA es para operaciónpulsada(por ejemplo, pulsos de 50ms), típicamente utilizada para la evaluación comparativa de rendimiento y aplicaciones de flash. La operación continua a 1000mA excedería los valores máximos absolutos y causaría un fallo.

P3: ¿Cómo interpreto los lotes de flujo luminoso J7, J8, J9?
R: Estos son lotes de brillo. Si su diseño requiere un mínimo de 300 lúmenes, debe seleccionar los lotes J8 o J9. Usar el lote J7 podría resultar en unidades por debajo del brillo requerido. Especifique el lote requerido al realizar el pedido.

P4: ¿Es necesario un disipador de calor?
R: Absolutamente. La disipación de potencia en un pulso de 1A puede ser de casi 4W (3.9V * 1A). Sin un disipador de calor adecuado, la temperatura de unión excederá rápidamente su límite, lo que conducirá a una depreciación rápida del lumen, un cambio de color y un fallo catastrófico.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseño de un Flash para Cámara de Teléfono Móvil
1. Selección del Accionador: Elija un circuito integrado accionador de corriente constante conmutado, compacto y de alta eficiencia, capaz de entregar un pulso de 1500mA con un control preciso del ancho de pulso (por ejemplo, ~400ms) y el ciclo de trabajo (<10%).
2. Diseño del PCB: Coloque el LED en una almohadilla térmica dedicada conectada a grandes áreas de cobre o a un plano de tierra interno. Use múltiples vías bajo la almohadilla para conducir el calor a otras capas. Mantenga el CI accionador cerca para minimizar la inductancia de las trazas.
3. Integración Óptica: Se colocará una lente de plástico simple o una guía de luz sobre el LED para difundir la luz y eliminar puntos calientes, asegurando una iluminación uniforme para la escena de la cámara. El amplio ángulo de visión del LED ayuda en esta difusión.
4. Selección de Componentes: Para un color y brillo de flash consistentes en millones de teléfonos, especifique lotes ajustados: por ejemplo, Lote de Color 5565, Lote de Flujo J8 o J9, y un Lote de Tensión específico para simplificar el diseño del accionador.

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), que emite luz azul cuando se aplica una tensión directa y los electrones se recombinan con los huecos a través del bandgap del chip. Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de fósforo de granate de aluminio e itrio dopado con cerio (YAG:Ce) que recubre el chip. El fósforo convierte algunos de los fotones azules a longitudes de onda más largas en el espectro amarillo. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción de emisión azul a amarilla determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT).

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de los LED blancos sigue varias trayectorias clave:
- Mayor Eficiencia (lm/W): Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna del chip azul, la extracción de luz del encapsulado y la eficiencia de conversión del fósforo impulsan una mayor eficacia, reduciendo el consumo de energía.
- Mejor Calidad de Color: Ir más allá de los sistemas simples azul+YAG hacia sistemas de múltiples fósforos o con bomba violeta para lograr un Índice de Reproducción Cromática (IRC) más alto y un color más consistente en todos los ángulos (Uniformidad de Color Angular).
- Mayor Densidad de Potencia y Miniaturización: Como se ve en este dispositivo, la tendencia es empaquetar más lúmenes en encapsulados más pequeños, exigiendo soluciones de gestión térmica cada vez mejores, como sustratos avanzados y materiales de encapsulado.
- Fiabilidad Mejorada: Las mejoras en materiales (fósforos, encapsulantes) y técnicas de encapsulado continúan extendiendo la vida útil operativa y el mantenimiento del lumen (clasificaciones L70, L90).
- Soluciones Inteligentes e Integradas: El mercado está viendo un crecimiento en LED con accionadores integrados, sensores o capacidades de comunicación (Li-Fi), aunque esta hoja de datos describe un componente discreto y tradicional.