Hoja de Datos Técnicos LED SMD HP Shwo(F) Serie 2W - Paquete 3535 - Azul Real 452.5nm - Potencia 2W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie Shwo(F) representa la última iteración de un LED SMD de alta potencia en el factor de forma 3535. Está diseñada con una lente mejorada específicamente para lograr una luminosidad superior y una eficiencia de emisión de fotones excepcional. Esta serie se posiciona como una de las soluciones más eficientes y competitivas disponibles para aplicaciones de iluminación especializada, con un enfoque principal en la horticultura.

El nombre "Shwo" proviene de la palabra china para "Centellear", simbolizando la cualidad brillante, compacta y similar a una estrella de este paquete LED. Sus ventajas principales incluyen una construcción compacta SMD de cerámica, protección ESD integrada y cumplimiento con los principales estándares ambientales y de seguridad, incluidos RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos parámetros definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al LED. No están destinados para operación normal.

• Corriente Directa Máxima en DC (I_F)): 1000 mA (con un ciclo de trabajo de 1/10 @ 1 kHz).
• Corriente de Pulso Pico Máxima (I_Pulso)): 1250 mA.
• Resistencia Máxima a ESD (HBM)): 8000 V, proporcionando una protección robusta para el manejo.
• Voltaje Inverso (V_R)): Los LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Aplicar voltaje inverso puede causar una falla inmediata.
• Resistencia Térmica (R_th)): Varía de 10°C/W a 12°C/W dependiendo de la tecnología del chip, indicando qué tan efectivamente se transfiere el calor desde la unión a la almohadilla térmica.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J)): 125°C. Exceder esta temperatura reducirá drásticamente la vida útil y puede causar una falla catastrófica.
• Temperatura de Operación (T_Opr)): -40°C a +100°C, definiendo el rango de temperatura ambiente para una operación confiable.
• Temperatura Máxima de Soldadura (T_Sol)): 260°C, compatible con perfiles estándar de reflujo sin plomo.
• Ciclos de Reflujo Máximos Permitidos: 2 ciclos, indicando la cantidad de veces que el componente puede someterse a soldadura por reflujo.

2.2 Características Ópticas y Eléctricas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba especificadas (T_pad= 25°C, I_F= 700 mA).

• Color y Longitud de Onda: Azul Real con una longitud de onda dominante de 452.5 nm. Esta longitud de onda es altamente efectiva para estimular la absorción de clorofila y es crucial para el crecimiento de las plantas en aplicaciones hortícolas.
• Flujo Radiante (Potencia Óptica): El valor típico es 1500 mW. El flujo radiante mínimo garantizado es de 1300 mW.
• Flujo de Fotones Fotosintéticos (PPF): 5.28 µmol/s. Esta métrica cuantifica el número de fotones activos fotosintéticamente emitidos por segundo, directamente relevante para la eficacia hortícola.
• Eficiencia Radiante: 57.1%. Esto se calcula como (Flujo Radiante / Potencia Eléctrica de Entrada) y es un indicador clave del rendimiento de conversión electro-óptica del LED.
• Ángulo de Visión: Típico 120°, proporcionando un patrón de radiación amplio adecuado para iluminación de área extensa.

2.3 Especificaciones Térmicas y de Fiabilidad

• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL): Nivel 1. Este es el nivel más robusto, indicando una vida útil ilimitada en el suelo a ≤30°C/85% HR y sin necesidad de horneado obligatorio antes de la soldadura por reflujo, lo que simplifica la gestión de inventario.
• Condiciones de Almacenamiento: -40°C a +100°C. El almacenamiento adecuado dentro de este rango es esencial para mantener la soldabilidad y el rendimiento.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

La nomenclatura del producto sigue un sistema de codificación detallado:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: Representa el lote de rendimiento de flujo luminoso (lm) o flujo radiante (mW) mínimo.
• C: Indica el patrón de radiación (ej., "1" para Lambertiano).
• D: Denota el color (ej., "L" para Azul Real, 445-460nm).
• E: Especifica el consumo de potencia (ej., "2" para 2W).
• H: Define el tipo de empaquetado (ej., "P" para Cinta).
• V1234: Codifica el lote de voltaje directo y el lote de color/CCT.

Por ejemplo, el número de parteELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6se decodifica como un LED Shwo(F) con un lote de flujo radiante S41, patrón Lambertiano (1), color Azul Real (L), potencia 2W (2), suministrado en cinta (P), con lotes específicos de voltaje directo y color DB4B6.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF enumera estas curvas en la tabla de contenidos, los datos específicos de los gráficos no están incluidos en el texto proporcionado. Típicamente, dicha hoja de datos contendría las siguientes gráficas de rendimiento esenciales:

• Salida de Luz vs. Temperatura de la Almohadilla Térmica: Esta curva muestra cómo el flujo radiante disminuye a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla térmica del LED. La gestión térmica efectiva es crítica para mantener la salida.
• Flujo Luminoso/Radiativo Relativo vs. Corriente Directa: Ilustra la relación sub-lineal entre la corriente de accionamiento y la salida de luz, destacando la caída de eficiencia a corrientes más altas.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva I-V): Esencial para el diseño del driver, muestra el voltaje requerido para alcanzar una corriente objetivo.
• Longitud de Onda vs. Corriente Directa: Muestra cualquier desplazamiento en la longitud de onda dominante con el cambio de la corriente de accionamiento.
• Distribución Espectral de Potencia: Un gráfico que traza la potencia radiante contra la longitud de onda, definiendo las características de color de la emisión Azul Real.
• Curvas de Reducción de Corriente: Gráficos que especifican la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla térmica para asegurar que T_Jno sea excedida.
• Patrones de Radiación: Diagramas polares que muestran la distribución espacial de la intensidad de la luz (ej., Lambertiano).

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED utiliza un paquete SMD 3535 (huella de 3.5mm x 3.5mm). El dibujo mecánico detallado en la hoja de datos proporciona dimensiones precisas para el cuerpo del paquete, la altura de la lente y las tolerancias, que son críticas para el diseño del PCB y la óptica.

5.2 Configuración de Almohadillas y Polaridad

El diagrama de la huella muestra la disposición de las almohadillas del ánodo y el cátodo. La polaridad correcta es vital para la operación. El diseño de la almohadilla térmica es crucial para la disipación de calor; la hoja de datos especifica el patrón de plantilla de pasta de soldadura recomendado y la cobertura para esta almohadilla para asegurar una transferencia térmica óptima al PCB.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

• Soldadura por Reflujo: El componente está clasificado para una temperatura máxima de soldadura pico de 260°C, compatible con perfiles estándar de reflujo sin plomo (SnAgCu). Se permite un máximo de 2 ciclos de reflujo.
• Manejo: A pesar de su alta clasificación ESD (8kV), se deben observar las precauciones estándar de ESD durante el manejo y el ensamblaje.
• Almacenamiento: Como un dispositivo MSL Nivel 1, no se requiere embalaje seco específico ni horneado bajo condiciones estándar de fábrica (<30°C/85% HR).

7. Información de Empaquetado y Pedido

Los LED están disponibles en empaquetado estándar de la industria:

• Empaquetado en Cinta para Emisor: Los componentes se colocan en cinta portadora con relieve para el ensamblaje automatizado pick-and-place.
• Empaquetado en Carrete para Emisor: La cinta se enrolla en carretes. La hoja de datos especifica la cantidad por carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y las dimensiones del carrete.
• Etiquetado del Producto: Los carretes y cajas están etiquetados con el número de parte, la cantidad, el código de fecha y otra información de trazabilidad.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Hortícola: Aplicación principal. La longitud de onda Azul Real de 452.5nm es óptima para promover el crecimiento vegetativo, controlar la morfología de las plantas y mejorar la producción de metabolitos secundarios en la agricultura de ambiente controlado (CEA), granjas verticales y suplementación en invernaderos.
• Iluminación Decorativa y de Entretenimiento: Se utiliza en iluminación arquitectónica, iluminación escénica y entornos temáticos donde se desean efectos azules saturados.
• Iluminación de Señales y Símbolos: Adecuado para retroiluminación de indicadores, señalización y otras aplicaciones que requieren una fuente de luz azul de alta intensidad.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica: Este es el factor de diseño más crítico. Con una resistencia térmica de ~10-12°C/W, es obligatorio un camino térmico de alta calidad desde la almohadilla térmica al disipador de calor. Utilice un PCB con suficientes vías térmicas y posiblemente una placa de núcleo metálico (MCPCB) o sustrato metálico aislado (IMS) para aplicaciones de alta potencia. Mantenga la temperatura de la almohadilla térmica lo más baja posible para obtener la máxima salida de luz y longevidad.
• Accionamiento Eléctrico: Utilice un driver LED de corriente constante. La corriente de operación típica es de 700mA, pero los diseños deben consultar las curvas de reducción basadas en la temperatura de operación esperada. Asegúrese de que el driver sea compatible con el rango de voltaje directo del lote seleccionado.
• Diseño Óptico: El patrón Lambertiano de 120° es adecuado para una cobertura amplia. Se pueden usar ópticas secundarias (lentes, reflectores) para colimar o dar forma al haz para aplicaciones específicas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien no se proporciona una comparación directa lado a lado con otros productos en la hoja de datos, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de la serie Shwo(F):

• Alta Eficiencia Radiante (57.1%): Indica una excelente conversión de potencia eléctrica a potencia óptica útil (fotones Azul Real), lo que se traduce en un menor consumo de energía y una carga térmica reducida para una salida de luz dada en horticultura.
• Protección ESD Integrada de 8kV: Ofrece una robustez superior en comparación con muchos LED sin protección incorporada, reduciendo las tasas de falla en la fabricación y el uso en campo.
• Paquete de Cerámica: Proporciona un mejor rendimiento térmico y fiabilidad a largo plazo en comparación con los paquetes de plástico, especialmente bajo accionamiento de alta potencia y ciclado térmico.
• Cumplimiento Integral: Cumple con los estándares RoHS, REACH y Libre de Halógenos, facilitando su uso en mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre Flujo Radiante (mW) y Flujo de Fotones Fotosintéticos (PPF)?
R: El Flujo Radiante mide la potencia óptica total emitida en vatios. El PPF mide el número de fotones por segundo dentro del rango de radiación fotosintéticamente activa (PAR, 400-700nm) que son utilizables por las plantas. Para un LED monocromático Azul Real, están directamente correlacionados, pero el PPF es la métrica preferida para la eficacia hortícola.

P: ¿Puedo accionar este LED a 1000mA continuamente?
R: No. El Límite Absoluto Máximo de 1000mA se especifica con un ciclo de trabajo de 1/10. Para operación continua (DC), debe usar las curvas de reducción. A una temperatura típica de la almohadilla térmica de 85°C, la corriente continua máxima permitida será significativamente menor que 1000mA para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C.

P: ¿Por qué es importante el Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL 1)?
R: MSL 1 significa que el componente no es susceptible a daños inducidos por la humedad ("efecto palomita de maíz") durante la soldadura por reflujo. No requiere embalaje en bolsa seca ni horneado antes de su uso, simplificando la logística y los procesos de fabricación en comparación con componentes de MSL más alto (ej., MSL 2a, 3).

P: ¿Cómo interpreto el número de parte para realizar un pedido?
R: Debe especificar el número de parte completo, como ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, que define todas las características clave: lote de flujo, color, potencia, empaquetado y lotes eléctricos. Ordenar solo por el nombre genérico de la serie es insuficiente.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Módulo LED para Propagación de Plántulas
Un fabricante de luces de cultivo está diseñando un módulo compacto para promover un crecimiento de plántulas fuerte y compacto. Seleccionan el LED Shwo(F) Azul Real por su longitud de onda específica.

1. Diseño Eléctrico: Apuntando a un PPF de 50 µmol/s por módulo, calculan que necesitan aproximadamente 10 LED (50 / 5.28 ≈ 9.5). Eligen accionar cada LED a 700mA desde un driver de corriente constante. Seleccionan un número de parte con un lote de voltaje directo (V_f) que coincida con el rango de voltaje de salida de su driver cuando se conectan 10 LED en serie.
2. Diseño Térmico: El módulo se enfriará pasivamente. Diseñan un MCPCB de aluminio con una capa gruesa de cobre y una matriz de vías térmicas debajo de la almohadilla térmica de cada LED. Modelan que la temperatura esperada de la almohadilla térmica será de 75°C en el accesorio final. Consultando la curva de reducción para 75°C, confirman que la operación a 700mA está dentro del área de operación segura.
3. Diseño Mecánico y Óptico: Los LED se colocan en una cuadrícula de 3.5mm. Dado el ángulo del haz de 120°, no se usan ópticas secundarias, ya que se desea una cobertura amplia y uniforme sobre la bandeja de plántulas.
4. Resultado: El módulo proporciona el espectro azul objetivo de manera eficiente, promoviendo un desarrollo saludable de las plántulas sin un alargamiento excesivo del tallo, mientras que el diseño térmico confiable asegura un rendimiento a largo plazo.

12. Introducción al Principio Operativo

El LED Shwo(F) es una fuente de luz semiconductor basada en la tecnología de material de nitruro de galio e indio (InGaN). Cuando se aplica un voltaje directo a través del ánodo y el cátodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa del chip semiconductor. Se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la estructura de pozo cuántico de InGaN determina la longitud de onda de la luz emitida—en este caso, Azul Real a aproximadamente 452.5 nm. El paquete de cerámica proporciona soporte mecánico, conexiones eléctricas y una lente primaria que da forma a la salida de luz en un patrón Lambertiano. El diodo de protección ESD integrado protege la sensible unión semiconductor de eventos de descarga electrostática.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

El desarrollo de LED como la serie Shwo(F) está impulsado por varias tendencias clave en la industria:

• Mayor Eficiencia (lm/W o Eficiencia Radiante): Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips continúan elevando la eficiencia de pared, reduciendo el consumo de energía y las demandas de gestión térmica para la misma salida de luz.
• Mayor Densidad de Potencia: Paquetes como el 3535 se accionan a corrientes más altas para entregar más luz desde un área más pequeña, permitiendo luminarias más compactas e intensas.
• Optimización para Aplicación Específica: En lugar de LED blancos de propósito general, hay una fuerte tendencia hacia LED optimizados para bandas espectrales específicas. La horticultura es un ejemplo principal, con LED adaptados a longitudes de onda precisas que coinciden con los fotorreceptores de las plantas (ej., Azul Real para absorción de clorofila, Rojo Lejano para respuesta del fitocromo).
• Fiabilidad y Robustez Mejoradas: Características como altas clasificaciones ESD, empaquetado de cerámica y diseños resistentes a la humedad se están convirtiendo en estándar para componentes de grado profesional, asegurando vidas útiles más largas en aplicaciones exigentes.
• Integración y Estandarización: El uso de huellas estándar (ej., 3535) y empaquetado simplifica el diseño y permite compatibilidad con segundas fuentes, mientras que los circuitos de protección integrados agregan valor y fiabilidad.