Hoja de Datos de Lámpara LED Blanca T-1 de 3mm - Paquete 3.0x5.0mm - 3.2V Típico - Conducción 20mA - Intensidad 14.25-28.5k mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un diodo emisor de luz (LED) blanco de alta luminosidad encapsulado en el popular paquete redondo T-1 (3mm). El dispositivo está diseñado para ofrecer una salida luminosa superior, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren indicadores o iluminación brillante y nítida.

La tecnología central utiliza un chip semiconductor de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) que emite luz azul. Esta emisión azul se convierte en luz blanca de amplio espectro mediante el uso de un recubrimiento de fósforo depositado dentro del reflector del LED. La luz blanca resultante se caracteriza por coordenadas de cromaticidad específicas definidas por el estándar de espacio de color CIE 1931.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de esta serie de LED incluyen su alta potencia luminosa dentro de un factor de forma compacto y estándar de la industria. El dispositivo está diseñado para ser confiable y cumplir con los estándares ambientales y de seguridad modernos.

• Alta Salida Luminosa:Proporciona un brillo intenso para su tamaño.
• Paquete Estándar:El paquete redondo T-1 garantiza compatibilidad con las huellas de PCB y zócalos existentes.
• Cumplimiento Normativo:El producto cumple con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), regulaciones REACH de la UE, y está clasificado como Libre de Halógenos, cumpliendo límites específicos para el contenido de Bromo (Br) y Cloro (Cl).
• Protección contra ESD:Cuenta con una tensión de resistencia a descargas electrostáticas (ESD) de hasta 4kV, mejorando la robustez en el manejo.

Las aplicaciones objetivo son diversas, centrándose en áreas donde la señalización clara y brillante es primordial. Los mercados clave incluyen retroiluminación para paneles de mensajes y pantallas, indicadores de estado u ópticos en electrónica de consumo e industrial, y diversas aplicaciones de luces de marcación.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los límites y características operativas del dispositivo es crucial para un diseño de circuito confiable y un rendimiento a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento confiable.

• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA (con un ciclo de trabajo de 1/10 y frecuencia de 1 kHz)
• Tensión Inversa (V_R):5 V
• Disipación de Potencia (P_d):100 mW
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C durante un máximo de 5 segundos (soldadura por ola o por reflujo).

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar y representan el rendimiento típico del dispositivo cuando se alimenta con una corriente directa (I_F) de 20 mA.

• Tensión Directa (V_F):2.8 V (Mín), 3.2 V (Típ), 3.6 V (Máx). La caída de tensión típica a través del LED es de 3.2V.
• Intensidad Luminosa (I_V):14,250 mcd (Mín), 28,500 mcd (Máx). La intensidad real se clasifica en lotes (ver Sección 3).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):15 grados (Típico). Este ángulo de visión estrecho concentra la salida de luz, contribuyendo a una alta intensidad axial.
• Coordenadas de Cromaticidad:x=0.29, y=0.30 (Típico), según el espacio de color CIE 1931. Esto define el punto blanco específico de la luz emitida.
• Corriente Inversa (I_R):50 µA (Máx) a V_R=5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones de producción y permitir una selección precisa, los LED se clasifican en lotes (bins) para parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se clasifican según su intensidad luminosa medida a 20 mA. Esto permite a los diseñadores elegir un grado de brillo adecuado para su aplicación.

• Lote W:14,250 a 18,000 mcd
• Lote X:18,000 a 22,500 mcd
• Lote Y:22,500 a 28,500 mcd

La tolerancia general para la intensidad luminosa es de ±10%.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

Los LED también se clasifican según su caída de tensión directa, lo cual es importante para el diseño de la fuente de alimentación y para garantizar una corriente consistente en configuraciones en paralelo.

• Lote 0: V_F= 2.8V a 3.0V
• Lote 1: V_F= 3.0V a 3.2V
• Lote 2: V_F= 3.2V a 3.4V
• Lote 3: V_F= 3.4V a 3.6V

La incertidumbre de medición para la tensión directa es de ±0.1V.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones.

4.1 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz (intensidad relativa) aumenta con la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Conducir el LED por encima de la corriente continua recomendada (30mA) puede llevar a una reducción de la eficiencia y un envejecimiento acelerado.

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

La curva I-V demuestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión de "rodilla", donde la corriente comienza a aumentar significativamente, está alrededor de 2.8V a 3.0V para este LED blanco. Una conducción de corriente estable, no de tensión, es esencial para una salida de luz consistente.

4.3 Intensidad Relativa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED depende de la temperatura. Esta curva típicamente muestra una disminución en la intensidad luminosa a medida que la temperatura ambiente (T_a) aumenta. Una gestión térmica efectiva en la aplicación es necesaria para mantener el brillo, especialmente cuando se opera cerca del límite máximo de temperatura.

4.4 Coordenadas de Cromaticidad vs. Corriente Directa

Este gráfico revela cómo el color de la luz blanca (sus coordenadas de cromaticidad) puede cambiar ligeramente con variaciones en la corriente de conducción. Para aplicaciones críticas en color, un driver de corriente constante es obligatorio para mantener un punto blanco estable.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda muestra el espectro de emisión. Un LED blanco que utiliza un sistema de chip azul + fósforo mostrará un fuerte pico azul (del chip de InGaN) y una banda de emisión amarilla/roja más amplia (del fósforo). El espectro combinado determina el Índice de Reproducción Cromática (IRC) y la temperatura de color correlacionada (CCT), aunque la CCT específica no se lista en esta hoja de datos.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete radial con terminales estándar T-1 (3mm). Las dimensiones clave incluyen:

• Diámetro total: Aproximadamente 5.0 mm (máx).
• Espaciado de terminales: 2.54 mm (paso estándar de 0.1 pulgadas, medido donde los terminales emergen del paquete).
• Altura total: Varía, pero incluye la lente de epoxi y los terminales. La resina protuberante bajo la brida es un máximo de 1.5mm.
• Diámetro del cable terminal: Estándar para inserción de componentes.

Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Los diseñadores deben consultar el dibujo mecánico detallado para la ubicación precisa de los orificios en el PCB y las zonas de exclusión.

5.2 Identificación de Polaridad

Para LED con terminales radiales, la polaridad se indica típicamente por dos características: el terminal más largo es el ánodo (positivo), y a menudo hay un punto plano o una muesca en el borde de la lente de plástico cerca del terminal del cátodo (negativo). Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para evitar daños por polarización inversa.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para prevenir daños mecánicos o térmicos al LED.

6.1 Formado de Terminales

• El doblado debe realizarse en un punto al menos a 3mm de la base de la lente de epoxi.
• El formado de terminales siempre debe hacerseantesdel proceso de soldadura.
• Evite aplicar tensión al cuerpo del paquete del LED durante el doblado.
• Corte los terminales a temperatura ambiente; el uso de cortadores calientes puede inducir fallos.
• Los orificios del PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar tensión en el montaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

• Almacenamiento recomendado: ≤ 30°C y ≤ 70% de Humedad Relativa (HR).
• Vida útil en la bolsa de envío original: 3 meses.
• Para almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), colóquelos en un contenedor sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante.
• Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir condensación.

6.3 Proceso de Soldadura

La distancia mínima desde la unión de soldadura a la bombilla de epoxi debe ser de 3mm.

Soldadura Manual:

• Temperatura de la punta del soldador: 300°C Máx (para un soldador de 30W máx).
• Tiempo de soldadura por terminal: 3 segundos Máx.

Soldadura por Ola o por Inmersión:

• Temperatura de precalentamiento: 100°C Máx (durante 60 segundos Máx).
• Temperatura del baño de soldadura: 260°C Máx.
• Tiempo de contacto en el baño: 5 segundos Máx.

Notas Críticas:

• Evite tensión en los terminales mientras el LED está caliente por la soldadura.
• No someta el LED a más de un ciclo de soldadura (inmersión/manual).
• Proteja la lente de epoxi de salpicaduras de flux y solventes de limpieza.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LED se embalan para prevenir descargas electrostáticas (ESD) y daños por humedad durante el transporte y almacenamiento.

• Embalaje Primario:Bolsas antiestáticas.
• Cantidad por Bolsa:200 a 500 piezas.
• Embalaje Secundario:5 bolsas se colocan en un cartón interior.
• Embalaje Terciario:10 cartones interiores se empaquetan en un cartón maestro (exterior).

7.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas en las bolsas y cartones contienen la siguiente información para trazabilidad e identificación:

• P/N:Número de Parte (código de producto específico).
• CAT:Código de categoría, que indica el lote combinado para Intensidad Luminosa y Tensión Directa (ej., un código que representa Lote Y para intensidad y Lote 1 para tensión).
• HUE:Rango de color o lote de cromaticidad.
• LOT No:Número de lote de fabricación para seguimiento de calidad.
• QTY:Cantidad de piezas en el paquete.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Paneles de Mensajes y Retroiluminación:Su alta intensidad y ángulo de visión estrecho lo hacen ideal para retroiluminar pantallas segmentadas o de matriz de puntos donde se necesitan caracteres brillantes y legibles.
• Indicadores Ópticos:Perfecto para luces de estado, indicadores de encendido o luces de advertencia en equipos donde se requiere alta visibilidad, incluso con luz ambiente.
• Luces de Marcación:Adecuado para indicadores de posición, señales de salida o iluminación de acento arquitectónico de bajo nivel.

8.2 Consideraciones de Diseño de Circuito

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante. Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use la V_Fmáxima del lote o de la hoja de datos para asegurar que la corriente no exceda los límites si la V_Fes menor.
• Conexiones en Paralelo:Evite conectar LED directamente en paralelo sin elementos limitadores de corriente individuales. Las variaciones en V_Fpueden causar acaparamiento de corriente, donde un LED consume la mayor parte de la corriente y falla prematuramente.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (100mW máx.), asegure una ventilación adecuada y evite colocar el LED cerca de otras fuentes de calor en el PCB. Una alta temperatura de unión reduce la salida de luz y la vida útil.
• Protección contra Tensión Inversa:La tensión inversa máxima es de solo 5V. En aplicaciones de CA o de señal bipolar, o donde sea posible una conexión inversa, incluya un diodo de protección en paralelo con el LED (cátodo a ánodo, ánodo a cátodo) para limitar la tensión inversa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con LED blancos genéricos de 3mm, este dispositivo ofrece ventajas distintivas:

• Lotes de Mayor Intensidad:Con una intensidad máxima de 28,500 mcd, proporciona un brillo significativamente mayor que los LED estándar de 3mm, que a menudo oscilan entre 2,000 y 10,000 mcd.
• Ángulo de Visión Estrecho (15°):Concentra el flujo luminoso en un haz más estrecho, resultando en una mayor intensidad axial (en el eje) en comparación con LED con ángulos de visión más amplios (ej., 30° o 60°). Este es un diferenciador clave para aplicaciones de iluminación dirigida.
• Diodo Zener Integrado (versiones opcionales/protegidas):La mención de la Tensión Inversa Zener (V_z) y corriente (I_z) en los valores sugiere que algunas variantes pueden incluir un diodo Zener de protección contra tensión inversa integrado, lo cual no es común en paquetes LED básicos.
• Cumplimiento Integral:El cumplimiento explícito con los estándares Libre de Halógenos, REACH y RoHS es un factor crítico para diseñadores que apuntan a mercados regulados como Europa y para empresas con políticas ambientales estrictas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Qué corriente de driver debo usar?

R1: La condición de prueba estándar y el punto de operación recomendado es de 20 mA. Puede conducirlo hasta el Valor Máximo Absoluto de 30 mA continuos, pero esto aumentará la disipación de potencia, generará más calor y puede reducir la vida útil operativa. Para un equilibrio óptimo entre brillo, eficiencia y longevidad, se recomiendan 20 mA.

P2: ¿Cómo interpreto la clasificación por intensidad luminosa?

R2: El código de lote (W, X, Y) en la etiqueta del paquete le indica la intensidad mínima y máxima garantizada para ese lote de LED. Por ejemplo, los LED del Lote Y serán los más brillantes disponibles en esta serie. Especifique el lote requerido al pedir para garantizar consistencia de brillo en su producción.

P3: ¿Puedo usar este LED para aplicaciones exteriores?

R3: El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) soporta muchos entornos exteriores. Sin embargo, el material de la lente de epoxi puede ser susceptible a la degradación por UV y al amarillamiento tras una exposición prolongada a la luz solar directa, lo que reduciría la salida de luz y cambiaría el color. Para uso exterior severo, los LED con lentes de silicona resistentes a los UV son más apropiados.

P4: ¿Por qué el ángulo de visión es tan estrecho?

R4: El estrecho ángulo de visión de 15° es una característica de diseño para lograr una intensidad luminosa axial muy alta (medida en milicandelas). La luz se enfoca en un haz más estrecho. Si necesita una iluminación de área más amplia, seleccionaría un LED con un ángulo de visión más amplio (ej., 60°), aunque su intensidad axial será menor.

11. Principios de Operación

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en un semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede la banda prohibida del diodo, los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa de InGaN, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de InGaN resulta en la emisión de luz azul con una longitud de onda alrededor de 450-470 nm.

Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de material de fósforo (típicamente Granate de Aluminio e Itrio dopado con Cerio, o YAG:Ce) depositado dentro del reflector. El fósforo absorbe los fotones azules de alta energía y re-emite fotones de menor energía a través de un amplio espectro en las regiones amarilla y roja. El ojo humano percibe la mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida como blanca. El "tono" exacto de blanco (frío, neutro, cálido) está determinado por la proporción de luz azul a amarilla/roja, la cual se controla mediante la composición y espesor del fósforo.

12. Tendencias Tecnológicas

La tecnología descrita representa un enfoque maduro y ampliamente adoptado para generar luz blanca a partir de LED. El método de "chip azul + fósforo" es rentable y permite un buen control sobre la temperatura de color. Las tendencias actuales en la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en el diseño de chips de InGaN, la eficiencia del fósforo y la arquitectura del paquete continúan impulsando una mayor eficacia luminosa, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Mejor Calidad de Color:Desarrollo de mezclas de múltiples fósforos (agregando fósforos rojos) para mejorar el Índice de Reproducción Cromática (IRC), proporcionando una reproducción de color más natural y precisa bajo la luz del LED.
• Miniaturización y Empaquetado de Alta Densidad:Si bien este es un componente de agujero pasante, la tendencia más amplia del mercado es hacia paquetes de dispositivos de montaje superficial (SMD) más pequeños (ej., 2835, 2016, 1515) para montaje automatizado y arreglos de iluminación de mayor densidad.
• Espectros Especializados:Los LED están siendo diseñados con salidas espectrales específicas para aplicaciones más allá de la iluminación general, como iluminación hortícola (optimizada para el crecimiento de plantas) o iluminación centrada en el ser humano (luz blanca ajustable para imitar ciclos de luz natural).