Hoja de Datos de Lámpara LED T-1 3/4 - Blanco Cálido - 30mA - 110mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de alto rendimiento y color blanco cálido. El dispositivo está diseñado para ofrecer una alta intensidad luminosa, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación brillante y nítida. El núcleo del dispositivo utiliza un chip semiconductor de InGaN. La luz azul emitida por este chip se convierte en un color blanco cálido a través de una capa de fósforo depositada dentro del reflector del encapsulado. Este enfoque de diseño permite un control preciso del color y una alta eficiencia.

El LED está alojado en un encapsulado redondo T-1 3/4, un factor de forma de orificio pasante estándar ampliamente utilizado en la industria por su fiabilidad y facilidad de montaje. El dispositivo cumple con regulaciones ambientales y de seguridad clave, incluyendo RoHS, REACH de la UE y estándares libres de halógenos, asegurando que cumple con los requisitos de fabricación modernos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de esta serie de LED es su combinación de alta salida luminosa dentro de un encapsulado estándar y rentable. La intensidad luminosa típica es significativa, proporcionando un brillo amplio para fines de indicación e iluminación. El color blanco cálido (con coordenadas de cromaticidad CIE 1931 típicas de x=0.40, y=0.39) está diseñado para ser visualmente confortable y a menudo es preferido para retroiluminación de pantallas e indicadores de panel.

Las aplicaciones objetivo son diversas, centrándose en áreas donde la señalización visual clara y fiable es primordial. Estas incluyen paneles de mensajes y tableros de visualización donde LEDs individuales forman caracteres o gráficos. También es ideal para indicadores ópticos de propósito general en electrónica de consumo, equipos industriales e interiores automotrices. Además, su brillo lo hace adecuado para retroiluminar paneles pequeños, interruptores o escalas. Las aplicaciones de luz de marcación, como en electrodomésticos o señalización, también se benefician de su rendimiento.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión integral de los límites y características operativas del dispositivo es esencial para un diseño de circuito fiable y un rendimiento a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites.

• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA. Esta es la corriente máxima de CC que se puede aplicar continuamente al ánodo del LED.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA. Esta corriente más alta solo es permisible en condiciones pulsadas, especificadas aquí con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz. Exceder la corriente continua nominal, aunque sea brevemente, puede degradar el LED.
• Tensión Inversa (V_R):5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa superior a esta puede causar ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (P_d):110 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que el dispositivo puede disipar como calor, calculada como la Tensión Directa (V_F) multiplicada por la Corriente Directa (I_F).
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo puede funcionar en temperaturas ambiente desde -40°C hasta +85°C y puede almacenarse en temperaturas desde -40°C hasta +100°C.
• Tensión de Resistencia a ESD (HBM):4 kV. El dispositivo ofrece un buen nivel de protección contra Descargas Electroestáticas utilizando el Modelo de Cuerpo Humano, lo cual es importante para el manejo durante el montaje.
• Temperatura de Soldadura:Los terminales pueden soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante hasta 5 segundos, lo que es compatible con procesos estándar de soldadura por ola o manual.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en condiciones típicas (Ta=25°C) y definen el rendimiento del dispositivo en operación.

• Tensión Directa (V_F):Varía desde 2.8V hasta 3.6V a una corriente de prueba de 20mA. Este rango es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente. El valor típico cae dentro de este rango, y la tensión real dependerá de la clasificación específica (ver sección 3).
• Intensidad Luminosa (I_V):Tiene un valor mínimo de 7150 milicandelas (mcd) a 20mA. Esta es una medida del brillo percibido del LED en una dirección específica. La intensidad real para una unidad dada caerá en una clasificación definida (T, U o V).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo de visión total típico a media intensidad es de 30 grados. Esto describe la dispersión angular de la salida de luz; un ángulo más pequeño como este indica un patrón de haz más enfocado y direccional.
• Coordenadas de Cromaticidad:El punto de color típico se define como x=0.40, y=0.39 en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Esto sitúa la luz blanca en la región de "blanco cálido". Las unidades individuales se agrupan en clasificaciones de color específicas (D1, D2, E1, E2, F1, F2) para garantizar la consistencia del color.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 50 µA cuando se aplica una polarización inversa de 5V.
• Tensión Inversa Zener (V_z):Se observa un valor típico de 5.2V cuando se aplica una corriente Zener (I_z) de 5mA. Esto sugiere que el dispositivo puede tener protección integrada contra tensión inversa, una característica valiosa para prevenir daños por conexión inversa accidental.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar consistencia en brillo, color y características eléctricas en la producción en masa, los LEDs se clasifican en grupos (bins). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se categorizan en tres grupos según su intensidad luminosa medida a 20mA:

- Grupo T:7150 mcd a 9000 mcd.

- Grupo U:9000 mcd a 11250 mcd.

- Grupo V:11250 mcd a 14250 mcd.

Se aplica una tolerancia de ±10% a la intensidad luminosa. Seleccionar un grupo superior (ej., V) garantiza una salida mínima más brillante.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en cuatro grupos para ayudar en el diseño de la fuente de alimentación y el emparejamiento de corriente en arreglos de múltiples LEDs:

- Grupo 0:2.8V a 3.0V.

- Grupo 1:3.0V a 3.2V.

- Grupo 2:3.2V a 3.4V.

- Grupo 3:3.4V a 3.6V.

La incertidumbre de medición para V_Fes de ±0.1V.

3.3 Clasificación por Color

El color blanco cálido se controla estrictamente agrupando los LEDs en regiones de cromaticidad específicas en el diagrama CIE, etiquetadas D1, D2, E1, E2, F1 y F2. La hoja de datos proporciona los rangos de coordenadas de las esquinas para cada uno de estos grupos hexagonales. Para pedidos, estos se combinan en un solo grupo (Grupo 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2), lo que significa que el producto enviado puede ser de cualquiera de estos seis rangos de color, asegurando que todos estén dentro de la especificación de blanco cálido. La incertidumbre de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características proporcionadas ofrecen información sobre el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

Esta curva de distribución espectral muestra que el LED emite un espectro amplio característico de un LED blanco convertido por fósforo. Tiene un pico en la región azul (del chip InGaN) y un pico más amplio en la región amarilla/roja (del fósforo), combinándose para crear luz blanca. La curva confirma la calidad "cálida" al tener energía significativa en las longitudes de onda más largas.

4.2 Patrón de Directividad

El gráfico del patrón de radiación confirma el ángulo de visión típico de 30 grados. La intensidad es más alta a 0 grados (en el eje) y disminuye simétricamente hasta la mitad de su valor aproximadamente a ±15 grados.

3.3 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

Esta curva muestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente. Los diseñadores usan esto para determinar la tensión de accionamiento necesaria para una corriente de operación elegida, asegurando que la resistencia limitadora de corriente o el controlador estén correctamente dimensionados.

4.4 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra que la salida de luz (intensidad relativa) aumenta con la corriente directa, pero la relación no es perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Destaca la importancia del control de corriente estable para un brillo consistente.

4.5 Cromaticidad vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra cómo las coordenadas de color (x, y) se desplazan ligeramente con cambios en la corriente de accionamiento. Este es un fenómeno conocido en LEDs blancos debido a cambios en la eficiencia del fósforo y características del chip. Para aplicaciones críticas en color, operar a los 20mA recomendados asegura que el color esté dentro de los rangos de clasificación especificados.

4.6 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva de reducción de potencia es crucial para la fiabilidad. Indica que la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Para prevenir sobrecalentamiento y fallo prematuro, la corriente de accionamiento debe reducirse al operar a altas temperaturas ambiente, manteniéndose dentro de los límites de disipación de potencia.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado redondo LED estándar T-1 3/4 (5mm) con dos terminales axiales. Las notas dimensionales clave incluyen:

- Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

- El espaciado de terminales se mide en el punto donde los terminales salen del cuerpo del encapsulado.

- La protuberancia máxima permitida de la lente de resina por debajo de la brida es de 1.5mm.

El dibujo del encapsulado proporciona medidas exactas para el diámetro de la lente, altura del cuerpo, longitud de los terminales y espaciado de terminales, lo cual es esencial para el diseño de la huella en PCB y asegurar un ajuste adecuado en carcasas o paneles.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado es crítico para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Formado de Terminales

• La flexión debe ocurrir al menos a 3mm de la base de la lente de epoxi para evitar estrés en el chip interno y las uniones de alambre.
• El formado debe completarseantesdel proceso de soldadura.
• El estrés excesivo durante la flexión puede agrietar el epoxi o dañar las conexiones internas.
• El corte de terminales debe realizarse a temperatura ambiente; el corte en caliente puede inducir choque térmico.
• Los orificios en el PCB deben alinearse perfectamente con los terminales del LED para evitar estrés de montaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

• Se recomienda almacenar después de la recepción a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa hasta por 3 meses.
• Para almacenamiento más prolongado (hasta 1 año), los dispositivos deben guardarse en un contenedor sellado, lleno de nitrógeno con desecante.
• Evitar cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir condensación en los dispositivos.

6.3 Proceso de Soldadura

• Mantener una distancia de más de 3mm desde la unión de soldadura hasta la lente de epoxi.
• Se recomienda soldar solo hasta la base de la barra de unión en el marco de terminales.
• Para soldadura manual, controlar la temperatura y el tiempo de la punta del soldador para evitar sobrecalentamiento.
• Para soldadura por inmersión/ola, los terminales pueden soportar 260°C durante 5 segundos.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Empaquetado

Los LEDs se empaquetan para prevenir daños y ESD:

- Se colocan en bolsas antiestáticas.

- Cada bolsa contiene un mínimo de 200 y un máximo de 500 piezas.

- Cinco bolsas se empaquetan en una caja interior.

- Diez cajas interiores se empaquetan en una caja maestra (exterior).

7.2 Explicación de Etiquetas

Las etiquetas en el embalaje incluyen:

- CPN:Referencia del número de pieza del cliente.

- P/N:Número de pieza del fabricante.

- QTY:Cantidad de dispositivos en el paquete.

- CAT:Código combinado para las clasificaciones de Intensidad Luminosa y Tensión Directa.

- HUE:Código para el Rango de Color (ej., D1, E2).

- REF:Información de referencia.

- LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

7.3 Designación del Número de Modelo

El número de pieza sigue un formato estructurado:334-15/X2C3- □ □ □ □. Los cuadrados en blanco (□) son marcadores de posición para códigos que especifican las selecciones exactas de clasificación para intensidad luminosa, tensión directa y rango de color. Esto permite a los clientes pedir piezas adaptadas a sus necesidades específicas de brillo, caída de tensión y consistencia de color.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de accionamiento más común es una simple resistencia en serie. El valor de la resistencia (R_serie) se calcula como: R_serie= (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la clasificación o la hoja de datos (ej., 3.6V) para asegurar que la corriente no exceda la I_Fdeseada (ej., 20mA) incluso con un LED de baja resistencia. Por ejemplo, con una alimentación de 5V: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 o 75 Ohmios sería adecuada. Para múltiples LEDs, conéctelos en serie con una sola resistencia limitadora de corriente si la tensión de alimentación es suficientemente alta, o use ramas en paralelo cada una con su propia resistencia para un mejor emparejamiento de corriente.

8.2 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia es relativamente baja (110mW máx.), un diseño térmico adecuado extiende la vida útil y mantiene la salida de luz. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada alrededor de los terminales del LED para actuar como disipador de calor, especialmente si opera cerca de la corriente máxima o a altas temperaturas ambiente. Evite colocar el LED cerca de otros componentes que generen calor.

8.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 30 grados proporciona un haz enfocado. Para una iluminación más amplia, pueden necesitarse ópticas secundarias como difusores o lentes. El color blanco cálido es menos propenso a causar deslumbramiento que el blanco frío, lo que lo hace adecuado para indicadores de visión directa.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con LEDs blancos genéricos de 5mm, este dispositivo ofrece ventajas clave:

1. Mayor Intensidad Luminosa:Con un mínimo de 7150 mcd, es significativamente más brillante que los LEDs estándar de grado indicador, permitiendo su uso en pantallas legibles a la luz del sol o como fuente de luz de área pequeña.

2. Protección Integrada:La clasificación ESD de 4kV y la sugestión de sujeción Zener (Vz=5.2V) proporcionan robustez contra el manejo y transitorios eléctricos, lo que a menudo es un costo adicional o un componente externo en LEDs básicos.

3. Clasificación Rigurosa:La clasificación detallada para intensidad, tensión y color permite una selección precisa y una mejor consistencia en aplicaciones donde la uniformidad de brillo o color entre múltiples unidades es crítica.

4. Cumplimiento Ambiental:El cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos lo hace adecuado para mercados globales con regulaciones ambientales estrictas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 30mA continuamente?

R: Sí, 30mA es la Corriente Directa Continua Máxima Absoluta. Para una vida útil y fiabilidad óptimas, es una práctica común operar por debajo de este máximo, como a 20mA como se especifica en las características típicas.

P: ¿Cuál es el propósito de los diferentes grupos de color (D1, F2, etc.)?

R: Todos los grupos (D1 a F2) producen luz blanca cálida pero con ligeras variaciones en el tono exacto (ej., más amarillento vs. más rosado). Agruparlos permite al fabricante usar todos los LEDs producidos mientras garantiza que caigan dentro de un rango aceptable de blanco cálido. Para la mayoría de las aplicaciones, el Grupo 1 es suficiente. Para aplicaciones que requieren un emparejamiento de color muy estricto, puede ser necesario especificar un solo grupo.

P: ¿Cómo interpreto el grupo de Tensión Directa?

R: Si su diseño es sensible a la caída de tensión (ej., funcionando con una batería de baja tensión), seleccionar un grupo V_Fmás bajo (0 o 1) asegurará un brillo más consistente a medida que la batería se descarga, ya que una caída de tensión más baja deja más tensión a través de la resistencia limitadora de corriente.

P: ¿Siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente?

R: Sí. Un LED es un dispositivo accionado por corriente. Conectarlo directamente a una fuente de tensión sin limitación de corriente hará que consuma corriente excesiva, llevando a un fallo inmediato. Una resistencia en serie o un controlador de corriente constante son obligatorios.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel de Indicadores de Estado para Equipo Industrial

Un ingeniero necesita diseñar un panel con 20 indicadores de estado brillantes de color blanco cálido. Requisitos: brillo y color consistentes, alimentación de 24V CC, alta fiabilidad.

Pasos de Diseño:

1. Método de Accionamiento:Usar una resistencia en serie por simplicidad y rentabilidad. Conectar LEDs en serie-paralelo para usar eficientemente la alimentación de 24V. Cuatro LEDs en serie tienen un V_Fmáx. de ~14.4V (4 * 3.6V). El valor de la resistencia: R = (24V - 14.4V) / 0.020A = 480 Ohmios. Usar una resistencia de 470 Ohmios, 1/4W. Crear 5 ramas idénticas de 4 LEDs + 1 resistencia.

2. Selección de Clasificación:Para asegurar una apariencia uniforme, especificar el mismo grupo de intensidad luminosa (ej., Grupo U) y el mismo grupo de color para todas las unidades en el pedido.

3. Diseño de PCB:Proporcionar un tamaño de pad adecuado para los terminales del LED. Incluir una pequeña zona de cobre conectada al terminal cátodo para una ligera disipación de calor. Asegurarse de que se cumpla la regla de flexión de terminales de 3mm en el diseño de la huella.

4. Montaje:Seguir las guías de soldadura, utilizando un proceso controlado para evitar daños térmicos.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED opera bajo el principio de electroluminiscencia en un semiconductor. La región activa está hecha de Nitruro de Galio e Indio (InGaN). Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la capa de InGaN determina que estos fotones estén en el rango de longitud de onda azul (~450-470 nm).

Para crear luz blanca, se aplica un recubrimiento de fósforo sobre el chip azul. Este fósforo es un material cerámico dopado con elementos de tierras raras. Cuando los fotones azules de alta energía golpean el fósforo, son absorbidos y reemitidos como fotones de menor energía a través de un amplio espectro, principalmente en las regiones amarilla y roja. La combinación de la luz azul no convertida y la luz amarilla/roja convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La calidad "cálida" se logra ajustando la composición del fósforo para mejorar el componente de longitud de onda más larga (rojo) del espectro.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El uso de chips azules basados en InGaN con conversión de fósforo es la tecnología dominante para producir LEDs blancos, conocidos como pc-LEDs. Este dispositivo representa un producto maduro y de alto volumen en un encapsulado de orificio pasante. Las tendencias de la industria se mueven hacia:

1. Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en el diseño del chip, la eficiencia del fósforo y la extracción del encapsulado continúan impulsando una mayor eficacia luminosa, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.

2. Calidad del Color:Los avances en la tecnología de fósforos, incluido el uso de múltiples fósforos o puntos cuánticos, están mejorando el Índice de Reproducción Cromática (IRC), haciendo la luz blanca más natural y precisa para mostrar colores.

3. Miniaturización del Encapsulado y Migración a SMT:Si bien el T-1 3/4 sigue siendo popular, los encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) (como 3528, 5050) son cada vez más comunes para el montaje automatizado y diseños de mayor densidad. Sin embargo, LEDs de orificio pasante como este conservan ventajas en prototipado, reparación y aplicaciones que requieren mayor brillo de un solo punto o robustez contra vibraciones.

4. Iluminación Inteligente y Conectada:El mercado en general está integrando LEDs con sensores y controladores para sistemas de iluminación inteligente, aunque esto afecta principalmente a módulos de iluminación de mayor potencia más que a lámparas indicadoras discretas.

Este LED en particular se sitúa en un nicho estable y optimizado para el rendimiento, ofreciendo una solución fiable para aplicaciones donde se requiere su combinación específica de brillo, estilo de encapsulado y color.