HPND3535CZ0112 (EU) Serie LED - Hoja de Datos Técnicos - 3.5x3.5x1.6mm - 1.75-2.35V - 1070mW Flujo Radiante - Rojo Profundo 660nm

1. Descripción General del Producto

La serie HPND3535CZ0112 (EU) representa la última iteración de la tecnología LED de montaje superficial de alta potencia, encapsulada en una compacta huella cerámica 3535. Esta serie está diseñada con una lente avanzada optimizada para ofrecer un brillo excepcionalmente alto y una eficiencia de emisión de fotones superior. Dirigida principalmente al mercado de iluminación hortícola, este LED se posiciona como una de las soluciones más eficientes y competitivas disponibles para aplicaciones que requieren espectros de luz específicos para influir en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Sus ventajas principales incluyen un robusto sustrato cerámico para una excelente gestión térmica, protección integrada contra descargas electrostáticas (ESD) que mejora la fiabilidad, y el cumplimiento de estrictas normas ambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua máxima (IF) de 700 mA bajo condiciones en las que la temperatura de la almohadilla térmica se mantiene a 25°C. Para operación pulsada, se permite una corriente de pulso pico (IPulse) de 1250 mA con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz. La temperatura máxima de unión (TJ) es de 125°C, con un rango de temperatura de funcionamiento (TOpr) de -40°C a +100°C. La resistencia térmica (Rth) desde la unión hasta el punto de soldadura se especifica en 8 °C/W, lo cual es crítico para el diseño térmico. El componente puede soportar una temperatura máxima de soldadura (TSol) de 260°C durante un tiempo limitado durante el reflujo, con un máximo de dos ciclos de reflujo permitidos para evitar la degradación del encapsulado.

2.2 Características Fotométricas y Radiométricas

La variante de color principal es Rojo Profundo, con una longitud de onda pico (λP) típicamente en 660 nm, que varía de 655 nm a 665 nm dependiendo del lote específico. El flujo radiante típico (potencia óptica) es de 1070 mW cuando se alimenta con la corriente nominal de 700 mA, medido a una temperatura de almohadilla térmica de 25°C. Una métrica clave de rendimiento para la horticultura es el Flujo Fotónico Fotosintético (PPF), que se especifica en 5.83 μmol/s. La eficiencia radiante, que indica la eficiencia de conversión de potencia eléctrica a potencia óptica, es del 71%. El ángulo de visión (2θ1/2) es de 120 grados, proporcionando un patrón de radiación amplio y lambertiano adecuado para una iluminación amplia y uniforme.

2.3 Características Eléctricas

El voltaje directo (Vf) a 700 mA suele ser de alrededor de 2.15V, con un rango de clasificación desde 1.75V (lote U1) hasta 2.35V (lote U2). El dispositivo ofrece una robusta protección contra Descargas Electrostáticas (ESD), soportando hasta 8000 V (Modelo de Cuerpo Humano), lo cual es esencial para el manejo y ensamblaje en entornos industriales.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

3.1 Clasificación por Potencia Radiante

Los LEDs se clasifican en lotes de potencia radiante para garantizar la consistencia en la salida de luz. La agrupación principal para esta serie incluye lotes donde la potencia radiante mínima es de 1000 mW y la máxima es de 1200 mW. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos de flujo específicos para su aplicación.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en dos grupos: U1 (1.75V - 2.05V) y U2 (2.05V - 2.35V). Esta clasificación se define a la corriente de operación de 700 mA. Conocer el lote de Vf es crucial para diseñar el circuito de accionamiento, asegurando una regulación de corriente estable y un consumo de energía predecible en múltiples LEDs dentro de un sistema.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda (Color)

La emisión Rojo Profundo se controla estrictamente mediante la clasificación por longitud de onda. Los lotes disponibles son D5 (655 nm - 660 nm) y D6 (660 nm - 665 nm). Este control preciso es vital para aplicaciones hortícolas donde longitudes de onda fotónicas específicas desencadenan diferentes respuestas fotomorfogénicas en las plantas, como la floración o el alargamiento del tallo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral de Potencia

El gráfico de Distribución Espectral de Potencia Relativa (SPD) muestra un pico dominante y estrecho centrado alrededor de 660 nm, con una emisión mínima en otras partes del espectro. Esta característica monocromática es ideal para aplicaciones que requieren luz rojo profundo pura, sin desperdiciar energía en longitudes de onda no utilizadas. El ancho de banda estrecho garantiza que los fotones emitidos sean altamente eficientes para impulsar la fotosíntesis, que tiene una absorción máxima en la región roja.

4.2 Características Corriente-Voltaje (I-V)

La curva I-V típica ilustra la relación entre la corriente directa y el voltaje directo. A la corriente de accionamiento nominal de 700 mA, el voltaje es aproximadamente de 2.15V. La curva muestra la relación exponencial esperada, y la pendiente en la región de operación informa sobre la resistencia dinámica del diodo, lo cual es importante para el diseño del driver, especialmente en configuraciones de corriente constante.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El encapsulado sigue una huella estándar 3535, con dimensiones de 3.5 mm x 3.5 mm de largo y ancho. La altura total es de aproximadamente 1.6 mm. El encapsulado presenta un sustrato cerámico que proporciona una excelente conductividad térmica, ayudando a disipar eficientemente el calor desde la unión del LED. La lente es una parte integral del encapsulado, y la hoja de datos advierte explícitamente contra aplicar fuerza sobre ella durante el manejo, ya que esto puede provocar fallos en el dispositivo.

5.2 Configuración de Pads y Polaridad

El componente tiene tres pads eléctricos: el Pad 1 está designado como Ánodo (+), el Pad 2 como Cátodo (-), y un pad central 'P' es un Pad Térmico. Es de suma importancia señalar que el pad térmico está aislado eléctricamente del ánodo y del cátodo. Este aislamiento permite una conexión térmica directa a un disipador de calor o a una zona de cobre en el PCB para refrigeración, sin crear un cortocircuito eléctrico. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para evitar daños.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente está diseñado para procesos estándar de Tecnología de Montaje Superficial (SMT) utilizando soldadura sin plomo (Pb-free). Se proporciona un perfil de reflujo detallado: Precalentamiento de 25°C a 150°C a una tasa de 2-3°C/seg, mantenimiento entre 150°C y 200°C durante 60-120 segundos, luego aumento a una temperatura pico que no exceda los 260°C. El tiempo por encima de la temperatura de liquidus (217°C) debe ser de 60-90 segundos, y el tiempo dentro de los 5°C de la temperatura pico debe ser de 20-40 segundos. La tasa máxima de enfriamiento es de 3-5°C/seg.

6.2 Notas Críticas de Ensamblaje

El dispositivo tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 1, lo que significa que tiene una vida útil ilimitada en condiciones ≤30°C / 85% de Humedad Relativa y no requiere horneado antes de su uso si se almacena correctamente. Sin embargo, se recomienda encarecidamente que la soldadura por reflujo no se realice más de dos veces para evitar estrés térmico en el encapsulado y las uniones internas. Después de la soldadura, la placa de circuito impreso (PCB) no debe doblarse, ya que el estrés mecánico puede fracturar las soldaduras o el propio encapsulado cerámico.

7. Embalaje e Información de Pedido

El producto se identifica mediante un número de parte completo que codifica sus características clave. Se proporciona un ejemplo de código de pedido: HPND3535CZ0112-NDR55651K0X24700-4H(EU). Este código especifica la serie, el color rojo profundo (NDR), el lote de potencia radiante, el lote de longitud de onda (D5/D6), el lote de voltaje directo (U1/U2), la corriente de accionamiento (700mA) y la marca de conformidad (UE). Los diseñadores deben utilizar el código de pedido completo para asegurarse de recibir la combinación exacta de lotes de rendimiento requerida para su aplicación.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Principales

Iluminación Hortícola:Esta es la aplicación principal. La luz rojo profundo de 660nm es crucial para el proceso de fotosíntesis, particularmente para impulsar la reacción del fotosistema II. Se utiliza en iluminación suplementaria para invernaderos, granjas verticales y cámaras de crecimiento de plantas para acelerar el crecimiento, controlar la floración y aumentar el rendimiento.

Iluminación Decorativa y de Espectáculos:El color rojo puro y saturado es adecuado para iluminación de acento arquitectónico, iluminación escénica y locales de entretenimiento temáticos donde se requieren puntos de color específicos.

Iluminación de Señales y Símbolos:Puede utilizarse en indicadores de estado, señales de salida u otras aplicaciones donde se necesite una fuente de luz roja de alta brillo y confiable.

8.2 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica:Con una resistencia térmica de 8 °C/W y una temperatura máxima de unión de 125°C, un disipador de calor efectivo es primordial. El pad térmicamente aislado debe conectarse a un área de cobre suficientemente grande en el PCB o a un disipador de calor dedicado utilizando materiales térmicamente conductivos pero eléctricamente aislantes si es necesario. Una refrigeración inadecuada conducirá a una reducción en la salida de luz, una depreciación acelerada del lumen y un posible fallo prematuro.

Corriente de Accionamiento:Aunque está clasificado para 700 mA, operar a corrientes más bajas puede mejorar significativamente la eficacia (lúmenes por vatio o μmol/J) y la longevidad. El driver debe ser del tipo de corriente constante, adaptado al lote de voltaje directo de los LEDs utilizados, para garantizar un rendimiento estable y uniforme.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una cobertura amplia. Para aplicaciones que requieren haces más enfocados, se pueden emplear ópticas secundarias como reflectores o lentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie HPND3535CZ0112 (EU) se diferencia en el mercado de LEDs de alta potencia a través de varias características clave. El uso de un encapsulado cerámico, en oposición al plástico, ofrece un rendimiento térmico superior y una fiabilidad a largo plazo, especialmente bajo las condiciones de alta corriente comunes en horticultura. La alta eficiencia radiante del 71% se traduce en menos energía desperdiciada en forma de calor, permitiendo diseños de luminarios más compactos. La combinación de un alto PPF (5.83 μmol/s) a una corriente de accionamiento estándar de 700mA y una focalización precisa de la longitud de onda alrededor de 660nm la optimiza especialmente para la eficiencia fotosintética, superando a menudo a los LEDs rojos de espectro más amplio o menos eficientes en aplicaciones dedicadas de luces de cultivo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre el flujo radiante (mW) y el Flujo Fotónico Fotosintético (PPF)?

R: El flujo radiante mide la potencia óptica total emitida en vatios. El PPF mide el número de fotones fotosintéticamente activos (en el rango de 400-700 nm) emitidos por segundo, en micromoles por segundo (μmol/s). El PPF es la métrica relevante para el crecimiento de las plantas, mientras que el flujo radiante describe la potencia total de la luz.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

R: No. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Su voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se ve en la clasificación). Una fuente de voltaje constante puede provocar una fuga térmica y la destrucción del LED. Utilice siempre un driver de corriente constante.

P: ¿Por qué el pad térmico está aislado eléctricamente?

R: El aislamiento eléctrico permite soldar el pad directamente a una gran área de cobre en el PCB para una máxima disipación de calor, sin crear un cortocircuito eléctrico entre el ánodo y el cátodo. Esto simplifica el diseño térmico y mejora la eficiencia de refrigeración.

P: ¿Cómo beneficia la longitud de onda de 660nm a las plantas en comparación con otros rojos?

R: La absorción de clorofila alcanza su punto máximo en las regiones roja y azul del espectro. La longitud de onda de 660nm se alinea estrechamente con un pico importante para la clorofila a y b, haciéndola altamente eficiente para impulsar las reacciones luminosas de la fotosíntesis, influyendo en procesos mediados por fitocromos como la floración.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Escenario: Diseño de un Módulo de Iluminación Suplementaria para Hortalizas de Hoja Verde en una Granja Vertical.

Un ingeniero de iluminación está diseñando una barra LED de perfil estrecho para montarse entre los niveles de una granja vertical que cultiva lechuga. El objetivo es proporcionar luz intensa y energéticamente eficiente para maximizar la tasa de crecimiento en un espacio confinado.

Decisiones de Diseño:El ingeniero selecciona la serie HPND3535CZ0112 (EU) por su alta salida de PPF y su longitud de onda de 660nm, ideal para promover el crecimiento foliar. Elige componentes del lote de mayor potencia radiante (S3, 1100-1200mW) para maximizar la intensidad de la luz. Se coloca una matriz densa de estos LEDs en una PCB de núcleo de aluminio (MCPCB) para gestionar eficazmente la carga térmica de la corriente de accionamiento de 700mA. El amplio ángulo de haz de 120 grados asegura una distribución de luz uniforme a través del dosel de las plantas sin necesidad de ópticas adicionales, manteniendo el módulo delgado. Se selecciona un driver del tipo de corriente constante capaz de entregar la corriente requerida mientras acepta el rango de voltaje de entrada del sistema eléctrico de la granja. El resultado es una barra de luz compacta y de alta salida que entrega fotones eficientemente donde más se necesitan para la fotosíntesis.

12. Introducción al Principio Técnico

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Este fenómeno, llamado electroluminiscencia, ocurre cuando los electrones se recombinan con huecos electrónicos dentro del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. El color de la luz (su longitud de onda) está determinado por el intervalo de banda prohibida del material semiconductor utilizado. Para LEDs rojo profundo como el HPND3535CZ0112, típicamente se utilizan materiales como el Fosfuro de Aluminio Galio Indio (AlGaInP) para lograr la emisión de 660nm. El encapsulado cerámico sirve tanto como una carcasa protectora como una vía térmica crítica, conduciendo el calor desde el diminuto chip semiconductor (la unión) hacia el entorno externo, manteniendo así el rendimiento y la fiabilidad.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El sector de la iluminación hortícola está impulsando avances significativos en la tecnología LED. La tendencia se dirige hacia eficacias fotónicas aún más altas (μmol/J), reduciendo el costo de electricidad por unidad de crecimiento vegetal. También hay un enfoque en desarrollar LEDs con salidas espectrales específicas más allá del simple rojo profundo y azul, incluyendo rojo lejano (730nm) para influir en la morfología y floración de las plantas, y longitudes de onda ultravioleta para el control de plagas/enfermedades. Los diseños mejorados de encapsulado continúan reduciendo la resistencia térmica, permitiendo corrientes de accionamiento más altas y una mayor salida de luz desde un solo emisor. Además, la integración de múltiples chips monocromáticos (ej., rojo, azul, rojo lejano) en un solo encapsulado para crear un espectro a medida es un área de desarrollo activo, ofreciendo a los diseñadores de iluminación un control sin precedentes sobre la 'receta de luz' para diferentes cultivos y etapas de crecimiento.