Hoja de Datos del LED ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - LED Blanco de Alta Eficiencia - 250lm @ 1A - 3.95V Máx. - Potencia de Pulso 5.9W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alto rendimiento y montaje superficial. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una alta salida luminosa y eficiencia en un factor de forma compacto. Sus ventajas principales incluyen un flujo luminoso típico alto de 250 lúmenes con una corriente de accionamiento de 1 Amperio, lo que resulta en una impresionante eficiencia óptica de 73.5 lúmenes por vatio. El LED incorpora una robusta protección ESD, lo que lo hace adecuado para su manipulación en diversos entornos de montaje. Cumple plenamente con los estándares ambientales y de seguridad modernos, incluidos RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos. Los mercados objetivo principales abarcan subsistemas de dispositivos móviles, electrónica de consumo, iluminación general y alumbrado automotriz, tanto interior como exterior.

2. Parámetros y Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los límites operativos del dispositivo están definidos para garantizar la fiabilidad y evitar daños permanentes. Los valores clave incluyen una corriente directa en CC (Modo Linterna) de 350 mA y una capacidad de corriente de pulso máxima de 1500 mA bajo condiciones especificadas (duración máxima 400 ms, ciclo de trabajo máximo 10%). La temperatura de unión no debe exceder los 150°C. El dispositivo puede soportar un pulso ESD de hasta 2 KV según el estándar JEDEC JS-001-2017 (HBM). El rango de temperatura de funcionamiento es de -40°C a +85°C. Es fundamental evitar la aplicación simultánea de múltiples parámetros de valor máximo y el funcionamiento prolongado en estos límites para prevenir la degradación de la fiabilidad.

2.2 Características Electro-Ópticas

Todos los datos electro-ópticos se especifican a una temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) de 25°C. Las principales métricas de rendimiento son las siguientes:

• Flujo Luminoso (Iv):220 lm (Mín), 250 lm (Típ) a IF=1000mA. La tolerancia de medición es ±10%.
• Tensión Directa (VF):2.85V (Mín), 3.95V (Máx) a IF=1000mA. La tolerancia de medición es ±0.1V. Los datos eléctricos y ópticos se prueban bajo una condición de pulso de 50 ms.
• Temperatura de Color Correlacionada (CCT):Varía de 4000K a 5000K, con un valor típico de 4500K, ubicándolo en la región de blanco neutro.
• Índice de Reproducción Cromática (CRI):Mínimo de 80, con un valor típico de 83. La tolerancia de medición es ±2.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados, con una tolerancia de ±5°. Este amplio ángulo de visión es característico de un patrón de radiación Lambertiano.

2.3 Consideraciones Térmicas y de Fiabilidad

Una gestión térmica adecuada es primordial para el rendimiento y la longevidad. La temperatura máxima permitida del sustrato (Ts) es de 70°C cuando se opera a 1000mA. El dispositivo puede tolerar la soldadura a 260°C durante un máximo de dos ciclos de reflujo. Todos los parámetros especificados están garantizados mediante pruebas de fiabilidad durante 1000 horas, con el criterio de que la degradación del flujo luminoso sea inferior al 30%. Esta prueba se realiza bajo una buena gestión térmica utilizando una placa de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB) de 1.0 x 1.0 cm².

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Los LED se clasifican (binning) en función de tres parámetros clave para garantizar la consistencia dentro de una aplicación. Los códigos de clasificación forman parte del código de pedido del producto (por ejemplo, J6, 4050, 2832 en ELC...J6J9283910).

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se agrupan por su salida de luz total a 1000mA. La estructura de clasificación es la siguiente:

• Los LED se categorizan por su caída de tensión a 1000mA para ayudar en el diseño del driver y la gestión de potencia.Flujo Luminoso de 220 lm a 250 lm.
• Clasificación J7:Flujo Luminoso de 250 lm a 300 lm.
• Clasificación J8:Flujo Luminoso de 300 lm a 330 lm.
• Clasificación J9:Flujo Luminoso de 330 lm a 360 lm.

El dispositivo proporcionado es de la clasificación J6.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

LEDs are categorized by their voltage drop at 1000mA to aid in driver design and power management.

• Clasificación 2832:Tensión Directa de 2.85V a 3.25V.
• Clasificación 3235:Tensión Directa de 3.25V a 3.55V.
• Clasificación 3539:Tensión Directa de 3.55V a 3.95V.

El dispositivo proporcionado pertenece a la clasificación de tensión 2832.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

Las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 están estrictamente controladas. El dispositivo utiliza la clasificación de color "4050", que define un área cuadrilátera específica en el diagrama, asegurando que la luz blanca emitida se encuentre dentro de un espacio de color consistente. Las coordenadas de color se miden a IF=1000mA con una tolerancia de ±0.01. Esta clasificación corresponde al rango de temperatura de color correlacionada de 4000K a 5000K.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral relativa (mostrada en la hoja de datos) es típica de un LED blanco convertido por fósforo. Presenta un pico azul primario del chip de InGaN (la longitud de onda λp se especificaría, por ejemplo, alrededor de 450-455nm) y una amplia banda de emisión secundaria en la región amarillo-verde-roja del fósforo. La combinación produce luz blanca. La forma exacta y las longitudes de onda de los picos determinan la CCT y el CRI.

4.2 Patrón de Radiación

El patrón de radiación polar típico confirma una distribución Lambertiana. La intensidad luminosa relativa se grafica frente al ángulo de visión. El patrón muestra que la intensidad es máxima a 0° (perpendicular a la superficie emisora) y disminuye siguiendo una ley del coseno, alcanzando la mitad del valor máximo a ±60° desde la línea central, definiendo el ángulo de visión total de 120°.

4.3 Características Directas

Aunque los gráficos específicos de Tensión Directa vs. Corriente y Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente están marcados como "TBD" (Por Determinar) en esta hoja de datos preliminar, su comportamiento general es estándar para los LED. La tensión directa (VF) aumenta logarítmicamente con la corriente. El flujo luminoso relativo típicamente aumenta de forma sub-lineal con la corriente, y la eficiencia (lúmenes por vatio) a menudo alcanza su punto máximo a una corriente inferior a la corriente máxima nominal. La Temperatura de Color Correlacionada (CCT) también puede desplazarse ligeramente con la corriente de accionamiento debido a cambios en la temperatura de unión y la eficiencia del fósforo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED viene en un encapsulado de dispositivo de montaje superficial (SMD). La hoja de datos incluye dibujos detallados con dimensiones (vistas superior, lateral e inferior) en milímetros. Las dimensiones clave suelen incluir la longitud, anchura, altura del encapsulado, tamaños de las almohadillas y espaciado entre ellas. Las tolerancias son generalmente de ±0.05mm a menos que se especifique lo contrario. La vista inferior muestra claramente las marcas de las almohadillas del ánodo y el cátodo para un diseño correcto de la huella en la PCB y la polaridad de montaje.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento. El encapsulado tiene almohadillas o marcas asimétricas (visibles en el dibujo de vista inferior) para distinguir el ánodo (+) y el cátodo (-). La huella en la PCB debe diseñarse para coincidir con esta asimetría y evitar una colocación incorrecta.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es adecuado para procesos de soldadura por reflujo. La temperatura máxima de soldadura es de 260°C y puede soportar un máximo de dos ciclos de reflujo. Los diseñadores deben adherirse a un perfil de reflujo estándar sin plomo, asegurando que la temperatura máxima y el tiempo por encima del líquido se controlen para evitar daños térmicos en el dado del LED, el fósforo o el encapsulado.

6.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El LED tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 1. Esto significa que tiene una vida útil ilimitada en condiciones ≤30°C / 85% de Humedad Relativa. Sin embargo, aún se deben seguir las mejores prácticas:

• Antes de abrir:Almacene la bolsa sellada a prueba de humedad a ≤30°C / <90% HR.
• Después de abrir:Utilice los componentes rápidamente. Si no se usan inmediatamente, almacénelos a ≤30°C / <85% HR. Se recomienda no abrir la bolsa hasta que los componentes estén listos para su uso en producción.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cintas portadoras embutidas enrolladas en carretes para el montaje automatizado pick-and-place. La hoja de datos proporciona las dimensiones de los alvéolos de la cinta portadora, el paso y las dimensiones generales del carrete. Una cantidad estándar cargada es de 2000 piezas por carrete, con una cantidad mínima de pedido de 1000 piezas.

7.2 Etiquetado del Producto

Las etiquetas del carrete y del embalaje contienen información crítica para la trazabilidad y verificación:

• CPN:Número de Parte del Cliente.
• P/N:Número de Parte del Fabricante (por ejemplo, ELC...F4Z).
• LOT NO:Número de lote de fabricación para trazabilidad.
• QTY:Cantidad de dispositivos en el paquete.
• CAT:Clasificación de Flujo Luminoso (por ejemplo, J6).
• HUE:Clasificación de Color (por ejemplo, 4050).
• REF:Clasificación de Tensión Directa (por ejemplo, 2832).
• MSL-X:Nivel de Sensibilidad a la Humedad.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Flash de Cámara en Dispositivos Móviles:La alta capacidad de corriente de pulso (1500mA) y la alta salida luminosa lo hacen adecuado para aplicaciones de flash/estroboscopio de cámara en teléfonos inteligentes y tabletas.
• Linterna e Iluminación Portátil:Ideal para modos de linterna en dispositivos o linternas de mano dedicadas debido a su alta eficiencia.
• Retroiluminación:Puede usarse para la retroiluminación de pantallas TFT-LCD de tamaño pequeño a mediano.
• Iluminación General y Decorativa:Adecuado para iluminación de acento, señalización, luces de escalón y otras aplicaciones arquitectónicas interiores/exteriores.
• Alumbrado Automotriz:Aplicable para luces de mapa interiores, luces de puertas y otras funciones no principales de iluminación exterior.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

1. Gestión Térmica:Este es el factor más crítico para el rendimiento y la vida útil. El LED debe montarse en una PCB con conductividad térmica adecuada (por ejemplo, MCPCB o FR4 con vías térmicas) para mantener las temperaturas de la almohadilla de soldadura y de la unión dentro de los límites. La temperatura de sustrato especificada de 70°C a 1000mA es un objetivo de diseño clave.
2. Accionamiento de Corriente:Utilice un driver de LED de corriente constante, no una fuente de tensión constante. El driver debe estar clasificado para la corriente directa requerida (CC o pulso) y el rango de tensión directa de la clasificación específica que se esté utilizando.
3. Precauciones ESD:Aunque el dispositivo tiene protección ESD incorporada, se deben seguir los procedimientos estándar de manejo ESD durante el montaje y la manipulación.
4. Diseño Óptico:El patrón de emisión Lambertiano requiere ópticas secundarias apropiadas (lentes, reflectores) si se necesita dar forma al haz o patrones de iluminación específicos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de potencia media estándar, este dispositivo ofrece un flujo luminoso significativamente mayor en un tamaño de encapsulado probablemente similar, llevando al límite la eficiencia (73.5 lm/W a 1A). Su robusta protección ESD de 2KV supera el nivel típico de 1KV que se encuentra en muchos LED de grado de consumo, ofreciendo una mejor robustez de manejo. La combinación de alto flujo, alta eficiencia y fuerte protección ESD en un solo encapsulado es un diferenciador clave para aplicaciones exigentes como flashes de cámara, donde el espacio, la salida de luz y la fiabilidad son primordiales.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre las corrientes de Modo Linterna y Modo Pulso?

Modo Linterna (IF=350mA):Esta es la corriente directa en CCcontinuamáxima recomendada para aplicaciones como una linterna encendida constantemente.

Modo Pulso (IPulse=1500mA):Esta es la corriente de pulsomáximapara duraciones muy cortas (máx. 400ms) con un ciclo de trabajo bajo (máx. 10%), como se usa en aplicaciones de flash de cámara. Operar a esta corriente de forma continua causará sobrecalentamiento y fallo.

10.2 ¿Por qué es tan importante la gestión térmica para este LED?

El rendimiento del LED (salida de luz, color, tensión) y su vida útil son altamente sensibles a la temperatura de unión (Tj). El calor excesivo reduce la salida de luz (caída de eficiencia), puede causar un cambio de color y acelera drásticamente la degradación de los materiales del LED, lo que lleva a un fallo prematuro. El límite de 70°C para el sustrato a 1A es una pauta de diseño práctica para mantener Tj dentro de un rango de funcionamiento seguro.

10.3 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación al realizar un pedido?

El número de parte completo (por ejemplo, ELC...J6J92832...4050...F4Z) contiene la información de clasificación. Debe especificar las clasificaciones requeridas para Flujo Luminoso (J6), Tensión Directa (2832) y Cromaticidad (4050) para asegurarse de recibir LED con las características de rendimiento precisas necesarias para que su diseño funcione de manera consistente y según lo previsto.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Módulo de Flash para Cámara de Teléfono Inteligente

Un ingeniero de diseño tiene la tarea de crear un sistema de flash de doble LED para un teléfono inteligente de gama alta. Los requisitos clave son: salida de luz muy alta durante una duración de ~200ms para iluminar una escena, consumo de espacio mínimo y funcionamiento confiable durante la vida útil del dispositivo.

Implementación:Se seleccionan dos de estos LED. Son accionados en paralelo por un circuito integrado driver de flash dedicado. El driver está programado para entregar un pulso de 1500mA a cada LED durante 200ms cuando se activa el flash, utilizando la clasificación de pulso máximo. La PCB es un diseño compacto multicapa con una almohadilla térmica dedicada conectada al marco medio del teléfono para la disipación de calor, asegurando que la temperatura del sustrato se mantenga por debajo de 70°C durante el pulso. La clasificación ESD de 2KV proporciona un margen de seguridad contra descargas estáticas durante el ensamblaje del teléfono y el manejo del usuario. Al especificar clasificaciones ajustadas (por ejemplo, J6 para flujo, 4050 para color), la salida de luz y la temperatura de color de ambos LED coinciden, lo que resulta en fotos de flash consistentes y de alta calidad.

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) que emite luz azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de él (electroluminiscencia). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de material de fósforo amarillo (o una mezcla de verde y rojo) que recubre el chip. El fósforo re-emite la energía absorbida como luz de longitudes de onda más largas (amarillo/rojo). La combinación de la luz azul restante no absorbida y la luz amarilla/roja emitida por el fósforo se mezcla para producir la percepción de luz blanca. Las proporciones exactas de luz azul y de fósforo determinan la Temperatura de Color Correlacionada (CCT): más azul resulta en un blanco más frío (CCT más alta), mientras que más amarillo/rojo resulta en un blanco más cálido (CCT más baja).

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED blancos como este está impulsado por mejoras continuas en varias áreas:

• Eficiencia (lm/W):La investigación en curso se centra en mejorar la eficiencia cuántica interna del chip de InGaN azul (extrayendo más luz por electrón) y desarrollar fósforos más eficientes con bandas de emisión más estrechas (para una mejor reproducción cromática y menos pérdida por desplazamiento de Stokes).
• Densidad de Lúmenes:La tendencia es empaquetar más lúmenes en encapsulados más pequeños, permitiendo aplicaciones más brillantes o usando menos LED para la misma salida de luz, ahorrando costos y espacio.
• Fiabilidad y Robustez:Las mejoras en los materiales del encapsulado, las técnicas de unión del dado y la estabilidad del fósforo están aumentando la vida útil y permitiendo el funcionamiento a temperaturas y corrientes más altas.
• Calidad y Consistencia del Color:Una clasificación más estricta, formulaciones de fósforo mejoradas y nuevos enfoques como LED de bombeo violeta con fósforos RGB tienen como objetivo lograr un CRI más alto (Ra >90, R9 >80) y un color más consistente en el tiempo y con la temperatura.