Hoja de Datos del LED ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - LED Blanco de Alta Eficiencia - 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 encapsulado compacto y su elevada eficacia luminosa, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones de iluminación donde el espacio y la eficiencia energética son críticos. La tecnología central se basa en material semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), estándar para producir luz blanca en los LEDs modernos, que a menudo utiliza una capa de conversión de fósforo.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de este LED es su alta eficiencia óptica de 76.4 lúmenes por vatio con una corriente de accionamiento de 1 Amperio, produciendo un flujo luminoso típico de 260 lúmenes. Este rendimiento se logra dentro de un encapsulado de factor de forma pequeño. El dispositivo incorpora una robusta protección contra ESD (Descarga Electroestática), clasificada hasta 8KV según el estándar JEDEC JS-001-2017 (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando su fiabilidad durante el manejo y el montaje. Cumple plenamente con las normativas medioambientales, incluyendo RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), REACH de la UE, y se fabrica sin halógenos. Las aplicaciones objetivo son diversas, centrándose principalmente en la electrónica portátil y la iluminación general. Los mercados clave incluyen flashes de cámara para dispositivos móviles, luces de vídeo para cámaras digitales, retroiluminación de pantallas TFT, iluminación interior/exterior automotriz, y varios proyectos de iluminación decorativa y arquitectónica, como señales de salida y luces de escalera.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave definidos en las clasificaciones absolutas máximas y las tablas de características. Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes o degradar su rendimiento.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Las clasificaciones absolutas máximas definen los límites de estrés más allá de los cuales no se puede garantizar la integridad funcional del dispositivo. La corriente directa continua (modo linterna) está clasificada en 350 mA. Para operación pulsada, como en aplicaciones de flash de cámara, se permite una corriente de pulso máxima de 1200 mA bajo condiciones específicas: una duración máxima de pulso de 400 milisegundos y un ciclo de trabajo máximo del 10%. La temperatura máxima permitida de la unión (Tj) es de 125°C, con un rango de temperatura ambiente de operación de -40°C a +85°C. El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura (reflow) de 260°C para un máximo de dos ciclos de reflow. La disipación de potencia en modo pulso se especifica como 4.74 Vatios. Es fundamental tener en cuenta que estas clasificaciones no deben aplicarse simultáneamente durante períodos prolongados, ya que esto puede provocar problemas de fiabilidad. Una gestión térmica adecuada, como el uso de una Placa de Circuito Impreso con Núcleo Metálico (MCPCB), es esencial para mantener el rendimiento y la longevidad.

2.2 Características Electro-Ópticas

Las características electro-ópticas se miden bajo condiciones controladas: una temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) de 25°C y, típicamente, utilizando un pulso de corriente de 50 milisegundos para minimizar los efectos de autocalentamiento. Los parámetros clave incluyen:

• Flujo Luminoso (Iv):La salida total de luz visible. El valor típico es de 260 lm con IF=1000mA, con un mínimo de 220 lm. La tolerancia de medición es de ±10%.
• Voltaje Directo (VF):La caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. El rango es de 2.85V (mín.) a 3.95V (máx.) a 1000mA, con una tolerancia de medición de ±0.1V.
• Temperatura de Color Correlacionada (CCT):Define el tono de la luz blanca. El rango especificado es de 5000K a 6000K, lo que corresponde a una apariencia de blanco neutro a frío.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad del valor máximo. Es de 120 grados con una tolerancia de ±5 grados, lo que indica un patrón de emisión amplio, casi Lambertiano, adecuado para iluminación de área.

3. Explicación del Sistema de Binning

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

3.1 Binning de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica utilizando códigos alfanuméricos (J6, J7, J8). Por ejemplo, el bin J6 cubre un rango de flujo de 220 lm a 250 lm a 1000mA, mientras que el bin J7 cubre de 250 lm a 300 lm. Esto permite la selección para diferentes necesidades de brillo dentro de la misma familia de productos.

3.2 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica utilizando códigos de cuatro dígitos (2832, 3235, 3539). Estos códigos representan el voltaje mínimo y máximo en décimas de voltio. Por ejemplo, el bin 2832 cubre VF desde 2.85V hasta 3.25V. Hacer coincidir los bins de voltaje puede ser importante para el equilibrio de corriente en matrices de múltiples LEDs.

3.3 Binning de Cromaticidad (Color)

El punto de color blanco se define en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. El bin proporcionado, etiquetado como 5060, apunta a una temperatura de color entre 5000K y 6000K. La estructura del bin está definida por esquinas de coordenadas (x, y) específicas, y la tolerancia de medición es de ±0.01 en ambas coordenadas x e y. Esto asegura que la luz blanca emitida se encuentre dentro de un rango de color predecible y aceptable.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables. Estas son esenciales para el diseño del circuito y la gestión térmica.

4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)

La curva IV muestra la relación entre la corriente directa y el voltaje directo. Es no lineal, típica de un diodo. A 25°C, el voltaje aumenta con la corriente. Los diseñadores utilizan esta curva para determinar el voltaje de accionamiento necesario para una corriente objetivo, lo cual es crucial para diseñar drivers de corriente constante.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra la dependencia de la salida de luz con la corriente de accionamiento. El flujo luminoso generalmente aumenta con la corriente, pero puede exhibir un crecimiento sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y al aumento de la temperatura de la unión. Destaca la importancia de operar en un punto de corriente óptimo para la mejor eficacia.

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

Este gráfico muestra cómo la temperatura de color del punto blanco varía con la corriente de accionamiento. Alguna variación es normal, y comprender esta tendencia es vital para aplicaciones que requieren una calidad de color consistente en diferentes niveles de brillo.

4.4 Distribución Espectral Relativa

El gráfico de distribución espectral de potencia muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para un LED blanco, esto típicamente consiste en un pico azul del chip de InGaN y un pico más amplio amarillo-verde del fósforo. La forma de esta curva determina el Índice de Reproducción Cromática (CRI), aunque el CRI no se especifica explícitamente en esta hoja de datos.

4.5 Patrones de Radiación Típicos

Los gráficos del patrón de radiación polar ilustran la distribución espacial de la intensidad luminosa. El patrón proporcionado muestra una distribución amplia y suave, consistente con un emisor Lambertiano (donde la intensidad es proporcional al coseno del ángulo de visión), lo cual es ideal para una iluminación uniforme y de área amplia.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

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

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado del encapsulado del LED. Las dimensiones clave incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como las ubicaciones y tamaños de las almohadillas de soldadura. Las tolerancias son típicamente de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. Este dibujo debe ser consultado para crear huellas de PCB precisas.

5.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado presenta un marcador de polaridad. La identificación correcta del ánodo y el cátodo es esencial para evitar la conexión en polarización inversa, lo que puede dañar el LED. La polaridad también se indica en la cinta portadora para el montaje automatizado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo y montaje adecuados son cruciales para la fiabilidad.

6.1 Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL)

El dispositivo está clasificado como MSL Nivel 1. Esto significa que tiene una vida útil ilimitada en condiciones ≤30°C / 85% de humedad relativa. Si el dispositivo se expone a una humedad más alta, puede requerir un horneado antes de la soldadura por reflow para evitar el agrietamiento tipo "palomita de maíz" durante el proceso de alta temperatura.

6.2 Parámetros de Soldadura por Reflow

La temperatura máxima de soldadura es de 260°C, y el componente puede soportar un máximo de dos ciclos de reflow. Se deben seguir perfiles de reflow estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. La temperatura del sustrato durante la operación no debe exceder los 70°C cuando se acciona a 1000mA, lo que enfatiza la necesidad de un diseño de ruta térmica efectivo en el PCB.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C a +100°C. Los dispositivos deben almacenarse en un entorno seco y controlado para mantener la soldabilidad y prevenir la absorción de humedad.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se suministra en embalaje estándar de la industria para montaje automatizado.

7.1 Cinta Portadora y Carrete

Los LEDs se embalan en cinta portadora en relieve enrollada en carretes. Cada carrete contiene 2000 piezas, con una cantidad mínima de pedido de 1000 piezas. Las dimensiones de la cinta portadora y el diseño de los bolsillos aseguran un agarre seguro y la orientación correcta para las máquinas pick-and-place.

7.2 Etiquetado del Producto

La etiqueta del carrete contiene información crítica para la trazabilidad y verificación: Número de Parte (P/N), Número de Lote, Cantidad de Embalaje (QTY) y los Códigos de Binning específicos para Flujo Luminoso (CAT), Cromaticidad (HUE) y Voltaje Directo (REF). También se indica el Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL).

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Basándose en los parámetros técnicos, aquí se presentan consideraciones clave para implementar este LED.

8.1 Diseño del Circuito Driver

Siempre accione los LEDs con una fuente de corriente constante, no de voltaje constante. El driver debe diseñarse para suministrar la corriente requerida (ej., 350mA para continua, hasta 1200mA pulsada) teniendo en cuenta el bin de voltaje directo de los LEDs utilizados. Para conexiones en serie, asegúrese de que el voltaje de cumplimiento del driver exceda la suma del VF máximo de todos los LEDs en la cadena. Para conexiones en paralelo, se recomiendan resistencias de equilibrio de corriente individuales o drivers separados para evitar la concentración de corriente.

8.2 Gestión Térmica

El calor es la causa principal de la degradación y fallo del LED. La temperatura de la unión debe mantenerse por debajo de 125°C. Utilice un PCB con vías térmicas adecuadas y, si es necesario, un núcleo metálico (MCPCB) para conducir el calor lejos de las almohadillas de soldadura del LED. La hoja de datos señala que todas las pruebas de fiabilidad se realizan con una buena gestión térmica utilizando una MCPCB de 1.0 x 1.0 cm². Para operación de alta corriente o continua, considere añadir un disipador de calor externo. Monitoree la temperatura del sustrato, que no debe exceder los 70°C a 1000mA.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados proporciona una iluminación amplia. Para aplicaciones que requieren conformación del haz (ej., un foco), serán necesarias ópticas secundarias como reflectores o lentes. El patrón de emisión tipo Lambertiano es generalmente indulgente y funciona bien con muchos sistemas ópticos.

8.4 Protección ESD

Aunque el LED tiene protección ESD incorporada, sigue siendo una buena práctica implementar protección adicional a nivel de placa, especialmente en entornos propensos a descargas estáticas, como durante el montaje o uso de dispositivos portátiles.

9. Fiabilidad y Vida Útil

La hoja de datos hace referencia a pruebas de fiabilidad. Los puntos clave incluyen: todas las especificaciones están garantizadas por una prueba de fiabilidad de 1000 horas, con una degradación del voltaje directo especificada en menos del 30% bajo esas condiciones de prueba (que incluyen una buena gestión térmica). Operar en o cerca de las clasificaciones máximas durante períodos prolongados acelerará el envejecimiento y puede causar daños permanentes. La vida útil (a menudo definida como L70 o L50, el tiempo hasta que la salida de lúmenes se degrada al 70% o 50% del valor inicial) depende en gran medida de la temperatura de la unión de operación y de la corriente de accionamiento. Reducir la corriente de operación y mantener una baja temperatura de la unión son las formas más efectivas de maximizar la vida útil operativa.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Posiblemente, pero no directamente. El voltaje directo (VF) varía de 2.85V a 3.95V a 1000mA. Si su LED está en un bin de VF bajo (ej., 2832), 3.3V podría ser suficiente, pero cualquier variación o cambio de temperatura podría causar grandes oscilaciones de corriente. Siempre se recomienda un driver de corriente constante para una operación estable y segura.

P: ¿Cuál es la diferencia entre las clasificaciones de corriente en modo linterna y modo pulso?

R: El modo linterna (350mA DC) es para iluminación continua de baja potencia. El modo pulso (1200mA pico) es para ráfagas cortas de alto brillo como un flash de cámara, con límites estrictos en el ancho de pulso (≤400ms) y el ciclo de trabajo (≤10%) para evitar el sobrecalentamiento.

P: ¿Cómo interpreto los códigos de bin en el número de parte (ej., J6J8283910)?

R: El número de parte incorpora la información de binning. Según las tablas de la hoja de datos, "J6" probablemente se refiere al bin de flujo luminoso (220-250 lm), "828" puede estar relacionado con el bin de cromaticidad (5060), y "3910" podría indicar el bin de voltaje directo (ej., parte del bin 3539). Siempre verifique las definiciones específicas de bin en la hoja de datos completa o con el proveedor.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operar a la corriente continua máxima (350mA) o cualquier operación pulsada, se requiere una gestión térmica efectiva. Si esto requiere un disipador de calor externo depende del diseño de su PCB, la temperatura ambiente y la vida útil requerida. Usar una MCPCB es una solución común y efectiva.

11. Ejemplos de Diseño y Casos de Uso

Caso 1: Flash de Cámara de Teléfono Móvil:Este LED es ideal para esta aplicación debido a su alta capacidad de corriente pulsada (1200mA) y su pequeño tamaño. Se diseñaría un circuito driver para entregar un pulso corto de alta corriente sincronizado con el obturador de la cámara. La gestión térmica sigue siendo importante, ya que el flash puede usarse repetidamente. La temperatura de color blanco neutro (5000-6000K) proporciona una buena reproducción cromática para las fotos.

Caso 2: Luz de Trabajo Portátil/Linterna:Para una linterna alimentada por batería, la eficiencia es clave. Operar el LED a una corriente continua más baja (ej., 200-300mA) maximizaría el tiempo de funcionamiento mientras proporciona luz suficiente. Se podría implementar un driver con múltiples modos de brillo. El amplio ángulo de haz de 120 grados es perfecto para la iluminación de área.

Caso 3: Iluminación Arquitectónica de Escalones:Para iluminación de bajo nivel que marque escalones, se usarían múltiples LEDs a una corriente de accionamiento baja para una larga vida y un consumo mínimo de energía. El binning de color consistente asegura una luz blanca uniforme en todos los escalones. El cumplimiento del dispositivo con los estándares sin halógenos y RoHS es importante para las regulaciones de construcción y medioambientales.

12. Antecedentes Tecnológicos y Tendencias

Principio de Operación:Este es un LED blanco convertido por fósforo. Un chip semiconductor hecho de InGaN emite luz azul cuando la corriente pasa a través de él. Esta luz azul excita un recubrimiento de fósforo amarillo (o rojo/verde) sobre o cerca del chip. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como blanca. La mezcla exacta determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT).

Tendencias de la Industria:La tendencia general en la tecnología LED es hacia una mayor eficacia (lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática (valores más altos de CRI y R9) y una mejor consistencia de color (binning más estricto). También hay un impulso hacia una mayor densidad de potencia en encapsulados más pequeños, lo que hace que la gestión térmica sea cada vez más crítica. La integración de la electrónica del driver y funciones de control (regulación de intensidad, ajuste de color) directamente en los encapsulados LED es otra tendencia creciente. Esta hoja de datos en particular refleja un producto maduro y de alto volumen centrado en ofrecer un rendimiento y eficiencia confiables para aplicaciones de alto volumen y sensibles al costo.