LED Azul de Alta Potencia 3.45x3.45x2.20mm 2.6-3.4V 5.1W 465-475nm Hoja Técnica

1. Resumen del Producto

Este componente LED utiliza tecnología InGaN sobre un sustrato para proporcionar una fuente de luz azul de alta intensidad. El dispositivo está encapsulado en una robusta carcasa cerámica con dimensiones compactas de 3.45 mm x 3.45 mm x 2.20 mm, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de iluminación con espacio limitado. El LED está diseñado para montaje superficial (SMT) y es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo. Se suministra en cinta y carrete para equipos automatizados de pick-and-place. El producto cumple con la normativa RoHS y está clasificado como nivel de sensibilidad a la humedad 1 (MSL-1), lo que indica que no requiere condiciones especiales de manipulación antes de la soldadura.

1.1 Características Principales

• Encapsulado cerámico para una excelente gestión térmica y fiabilidad
• Ángulo de visión extremadamente amplio (120 grados típico) para una distribución uniforme de la luz
• Adecuado para todos los procesos de montaje SMT y soldadura
• Disponible en cinta y carrete con 1000 piezas por carrete
• Nivel de sensibilidad a la humedad 1
• Cumple con RoHS, libre de sustancias peligrosas

1.2 Aplicaciones

El LED azul se puede utilizar en una variedad de aplicaciones de iluminación general y especializada. Los casos de uso típicos incluyen luces de advertencia, downlights, luces de lavado de pared y focos. El dispositivo también es adecuado para lámparas decorativas de colores, tiras LED, iluminación para cultivo de plantas, iluminación paisajística, iluminación para fotografía escénica y equipos de estética médica. Además, es ideal para interiores comerciales y residenciales como hoteles, mercados, oficinas y hogares. El amplio rango de temperatura de funcionamiento (-40°C a +85°C) garantiza un rendimiento fiable en diversas condiciones.

2. Dimensiones del Encapsulado y Especificaciones Mecánicas

El encapsulado LED tiene una longitud de 3.45 mm, una anchura de 3.45 mm y una altura de 2.20 mm. La vista inferior revela una clara disposición de las almohadillas de ánodo y cátodo para una fácil identificación de la polaridad. La almohadilla del ánodo mide aproximadamente 1.30 mm x 0.85 mm, mientras que la del cátodo es ligeramente mayor, 1.30 mm x 0.65 mm. Se recomiendan patrones de soldadura optimizados para un contacto térmico y eléctrico fiable. Las dimensiones de la huella para el diseño de la PCB se proporcionan en la hoja de datos: una almohadilla de ánodo rectangular de 3.25 mm x 0.50 mm y una almohadilla de cátodo de 3.25 mm x 0.45 mm, con una separación de 0.30 mm entre ambas. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia de ±0.2 mm, salvo que se indique lo contrario.

3. Características Eléctricas y Ópticas

Todos los parámetros eléctricos y ópticos se miden en condiciones de prueba de IF = 350 mA y temperatura del punto de soldadura Ts = 25 °C, salvo que se especifique lo contrario. La tensión directa varía de 2.6 V a 3.4 V, con un valor típico de aproximadamente 3.0 V. El dispositivo proporciona un flujo luminoso entre 30 lúmenes y 50 lúmenes, y un flujo radiante total de 400 mW a 800 mW. La longitud de onda dominante se encuentra dentro del espectro azul, de 465 nm a 475 nm. La corriente inversa está limitada a un máximo de 10 µA cuando se polariza inversamente a 5 V. El ángulo de visión es típicamente de 120 grados (a media intensidad), lo que proporciona una amplia dispersión del haz.

3.1 Valores Máximos Absolutos

No se deben superar los valores máximos absolutos para evitar daños en el dispositivo. La disipación de potencia está clasificada en 5100 mW (5.1 W). La corriente directa puede alcanzar hasta 1500 mA (1.5 A) de forma continua, y 1600 mA (1.6 A) en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). La tensión inversa no debe superar los 5 V. El dispositivo está clasificado para una descarga electrostática (HBM) de 2000 V. El rango de temperatura de funcionamiento es de -40 °C a +85 °C, y el rango de temperatura de almacenamiento es el mismo. La temperatura de unión no debe superar los 150 °C.

3.2 Información de Clasificación por Bins

Para garantizar la consistencia, los LED se clasifican por bins según la tensión directa, el flujo luminoso y la longitud de onda dominante a la corriente de prueba de 350 mA. Los bins de tensión directa son: F0 (2.6-2.8 V), G0 (2.8-3.0 V), H0 (3.0-3.2 V) e I0 (3.2-3.4 V). Los bins de flujo luminoso son: FA3 (30-35 lm), FA4 (35-40 lm), FA5 (40-45 lm) y FA6 (45-50 lm). Los bins de longitud de onda son: D00 (465-470 nm) y E00 (470-475 nm). Los clientes deben especificar los códigos de bin deseados al realizar el pedido para que coincidan con los requisitos de la aplicación.

4. Curvas de Rendimiento Típicas

Las siguientes características de rendimiento son valores típicos y se proporcionan solo como guía de diseño; no son especificaciones garantizadas.

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa

La tensión directa aumenta con la corriente directa. A temperatura ambiente, la tensión es aproximadamente 2.6 V a 100 mA, 3.0 V a 350 mA, 3.2 V a 700 mA y 3.4 V a 1300 mA. La relación es casi lineal dentro del rango de funcionamiento.

4.2 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente, pero presenta una ligera saturación a corrientes altas. A 350 mA, la intensidad relativa se normaliza a 1.0; a 700 mA aumenta a aproximadamente 1.6; a 1050 mA a 2.2; y a 1400 mA a 2.8.

4.3 Dependencia de la Temperatura

A medida que la temperatura del punto de soldadura aumenta de 25 °C a 115 °C, la intensidad luminosa relativa disminuye linealmente aproximadamente un 40%. La gestión térmica es crucial para mantener la salida de luz. Es necesario reducir la corriente directa a altas temperaturas ambiente: a Ts=50 °C la corriente directa máxima es de aproximadamente 1400 mA, mientras que a Ts=85 °C se reduce a aproximadamente 800 mA para evitar superar la temperatura de unión de 150 °C.

4.4 Distribución Espectral

El espectro de emisión tiene una longitud de onda pico alrededor de 465-475 nm con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de aproximadamente 25-30 nm. El espectro es limpio, sin picos secundarios significativos en el rango visible.

4.5 Patrón de Radiación

El patrón de radiación angular es casi Lambertiano con un ángulo de media intensidad de ±60 grados. La intensidad relativa a ±75 grados cae a aproximadamente 0.2 del máximo.

5. Información de Empaquetado y Envío

Los LED se empaquetan en cantidades de 1000 piezas por carrete en una cinta portadora. La cinta portadora tiene un paso de 4.0 mm y una anchura de 12.0 mm. Las dimensiones del carrete son: diámetro exterior 178 mm ±1 mm, diámetro interior 59 mm y anchura 14.0 mm ±0.5 mm. Cada carrete se sella en una bolsa barrera contra la humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad para mantener las condiciones MSL-1. La etiqueta de la bolsa incluye el número de pieza, número de especificación, número de lote, código de bin (para flujo, longitud de onda y tensión), cantidad y código de fecha. Los carretes empaquetados se colocan luego en cajas de cartón para su envío.

6. Pautas de Soldadura por Reflujo SMT

La soldadura por reflujo debe seguir el perfil de temperatura especificado en la hoja de datos. La zona de precalentamiento debe aumentar de 150 °C a 200 °C a una velocidad máxima de 3 °C/s, con un tiempo de remojo de 60-120 segundos. La zona crítica por encima de 217 °C debe durar 60 segundos, con una temperatura pico de 260 °C durante 10 segundos (máximo). La velocidad de enfriamiento no debe superar los 6 °C/s. Solo se permiten dos pasadas de reflujo. Si el tiempo entre dos operaciones de soldadura supera las 24 horas, los LED pueden resultar dañados. La soldadura manual debe realizarse con un soldador a 300 °C durante menos de 3 segundos, y solo una vez. Se debe evitar la reparación; si es necesario, utilice un soldador de doble punta y verifique la funcionalidad del LED después de la reparación. La superficie superior del LED es de silicona blanda, por lo que las boquillas de recogida deben aplicar la presión adecuada para no dañar el encapsulante. No monte los LED en secciones de PCB curvadas y evite deformar la placa después de la soldadura. No se recomienda un enfriamiento rápido después de la soldadura.

7. Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

El entorno de funcionamiento y los materiales de acoplamiento no deben contener compuestos de azufre que superen las 100 PPM. El contenido de bromo y cloro en los materiales externos debe ser inferior a 900 PPM cada uno, con un total de bromo y cloro inferior a 1500 PPM. Los compuestos orgánicos volátiles (COV) de los materiales del accesorio pueden penetrar el encapsulante de silicona y causar decoloración bajo calor y luz, lo que lleva a una pérdida significativa de luz. Siempre pruebe la compatibilidad de los materiales antes de su uso. Evite los adhesivos que desprendan vapores orgánicos. La superficie de la lente de silicona es blanda; manipule siempre el componente por las superficies laterales con pinzas o herramientas adecuadas. No toque la lente de silicona directamente. En el diseño del circuito, asegúrese de que la corriente a través de cada LED no supere el valor máximo absoluto. Incluya resistencias limitadoras de corriente para evitar el descontrol térmico debido a pequeños cambios de tensión. Nunca aplique tensión inversa (superior a 5 V) al LED; puede causar migración y daños permanentes. El diseño térmico es crítico: se requiere una disipación de calor adecuada para mantener la temperatura de unión por debajo de 150 °C. La superficie de silicona atrae polvo; si es necesario limpiar, use alcohol isopropílico. No se recomienda la limpieza por ultrasonidos, ya que puede dañar el LED. Condiciones de almacenamiento: antes de abrir la bolsa de aluminio, almacene a ≤30 °C y ≤75 % HR hasta un año desde la fecha de sellado. Después de abrir, almacene a ≤30 °C y ≤60 % HR durante no más de 168 horas. Si se supera el tiempo de almacenamiento, hornee los LED a 60±5 °C y<5 % HR durante al menos 24 horas. Si la bolsa está perforada o dañada, póngase en contacto con su proveedor.

8. Pruebas de Fiabilidad y Garantía de Calidad

Los LED han sido sometidos a una serie de pruebas de fiabilidad para garantizar un rendimiento robusto. Las pruebas incluyen: soldadura por reflujo (260 °C, 2 veces), choque térmico (-40 °C a 100 °C, 500 ciclos, permanencia de 15 min), almacenamiento a alta temperatura (100 °C, 1000 horas), almacenamiento a baja temperatura (-40 °C, 1000 horas), prueba de vida (25 °C, IF=350 mA, 1000 horas) y prueba de vida a alta temperatura y alta humedad (60 °C/90 % HR, IF=350 mA, 1000 horas). Criterios de aceptación: 0 fallos de 10 muestras para cada prueba (un AQL de 0/1). Después de las pruebas, el cambio en la tensión directa debe estar dentro de las especificaciones, el mantenimiento del flujo luminoso debe ser al menos el 80 % del valor inicial, y no debe haber circuitos abiertos, cortocircuitos ni parpadeo. Tenga en cuenta que estas pruebas se realizan en condiciones de buena disipación de calor; la fiabilidad real de la aplicación depende del diseño térmico del sistema.

9. Consideraciones de Diseño de Aplicación

Para un rendimiento óptimo, se recomiendan las siguientes pautas: asegure una disipación de calor adecuada mediante vías térmicas o PCB de núcleo metálico. Mantenga la temperatura de unión del LED por debajo de 150 °C en todas las condiciones de funcionamiento. Utilice un controlador de corriente constante en lugar de una fuente de tensión para evitar sobrecorrientes. Al conectar varios LED en serie, tenga en cuenta las variaciones de los bins de tensión directa. En ramas en paralelo, use resistencias de balasto separadas por rama. Para funcionamiento por pulsos, respete los límites de corriente pico y las restricciones del ciclo de trabajo. El amplio ángulo de visión de 120 grados es ventajoso para iluminación de inundación, pero puede requerir ópticas secundarias para aplicaciones de haz estrecho. El rango de longitud de onda azul (465-475 nm) es adecuado para iluminación de crecimiento de plantas cuando se combina con LED rojos, o para iluminación escénica y efectos decorativos. El encapsulado cerámico ofrece una excelente conductividad térmica, pero las almohadillas de soldadura externas deben estar completamente humedecidas para transferir el calor de manera eficiente. Evite el estrés mecánico sobre el LED después de la soldadura.

10. Comparación con Productos Alternativos

En comparación con tamaños de encapsulado más pequeños (por ejemplo, 2835 o 3030), la huella de 3.45x3.45 mm de este LED permite manejar corrientes más altas debido a una trayectoria térmica más grande. El sustrato cerámico proporciona una mejor conductividad térmica que los encapsulados de plástico convencionales, lo que permite operar a 1.5 A de corriente directa. La amplia cobertura de bins de longitud de onda (465-475 nm) ofrece flexibilidad para cumplir con requisitos de color específicos. Sin embargo, la mayor salida térmica requiere una disipación de calor más extensa que los dispositivos de menor potencia. En comparación con LED azules similares de la competencia en formato 3535, este componente ofrece una eficacia luminosa comparable (aproximadamente 85-100 lm/W a 350 mA) y una longitud de onda estable frente a la temperatura. La clasificación MSL-1 simplifica la logística de almacenamiento y manipulación.

11. Preguntas Frecuentes

P: ¿Cuál es la eficacia luminosa típica?
R: A 350 mA, la eficacia varía de aproximadamente 85 a 143 lm/W, según el bin de flujo. La eficacia disminuye a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia.

P: ¿Puedo alimentar este LED a 1 A de forma continua?
R: Sí, con una gestión térmica adecuada. La corriente continua máxima absoluta es de 1.5 A, pero asegúrese de que la temperatura de unión no supere los 150 °C.

P: ¿Necesito protección ESD durante la manipulación?
R: Sí, aunque el LED soporta 2000 V HBM, se recomiendan precauciones ESD como estaciones de trabajo con conexión a tierra y pulseras antiestáticas.

P: ¿Cuál es la vida útil de almacenamiento después de abrir la bolsa barrera contra la humedad?
R: 168 horas (7 días) a ≤30 °C y ≤60 % HR. Pasado ese tiempo, es necesario hornear.

P: ¿Es compatible la lente de silicona con adhesivos ópticos comunes?
R: Algunos adhesivos pueden desprender COV que atacan la silicona. Es esencial probar los adhesivos en el entorno de aplicación previsto.

12. Principios Técnicos

El LED azul utiliza una capa activa de nitruro de indio y galio (InGaN) cultivada sobre un sustrato de zafiro o carburo de silicio. Cuando se aplica una polarización directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región del pozo cuántico, emitiendo fotones con una energía correspondiente a la banda prohibida del InGaN. Al ajustar el contenido de indio en el pozo cuántico, se puede sintonizar la longitud de onda de emisión; para este producto, la composición está configurada para producir luz azul en el rango de 465-475 nm. El encapsulado cerámico mejora la extracción de luz y proporciona una ruta térmica robusta hacia las almohadillas de soldadura. El ángulo de visión está determinado por la geometría del reflector y la forma del encapsulante.

13. Tendencias de Desarrollo

La industria de LED continúa avanzando hacia una mayor eficacia y un menor costo. Los LED azules de InGaN han alcanzado >200 lm/W en entornos de laboratorio, y los productos comerciales mejoran constantemente. La tendencia hacia encapsulados más pequeños con mayor capacidad de corriente (por ejemplo, chips CSP) está desafiando a los encapsulados cerámicos en algunas aplicaciones. Sin embargo, el encapsulado cerámico 3535 sigue siendo popular para aplicaciones de alta potencia que requieren un rendimiento térmico robusto y fiabilidad. La integración con controles de iluminación inteligente y fósforos de espectro completo (para producir luz blanca) son desarrollos en curso. Para aplicaciones solo azules, la clasificación precisa por bins y la estabilidad de la longitud de onda frente a la temperatura son cada vez más demandadas por los mercados de horticultura y médico.