Hoja de Datos del LED ELCH07-5070J6J7294310-N8 - Paquete 7.0x7.0x?mm - Voltaje Directo 2.95-4.35V - Flujo Luminoso 240lm - Blanco 6000K - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El ELCH07-5070J6J7294310-N8 es un componente LED blanco de alta potencia diseñado para aplicaciones que requieren alta salida luminosa y fiabilidad. Pertenece a la serie CHIN y se caracteriza por su paquete compacto de montaje superficial. El dispositivo está especificado para producción en masa, lo que indica su madurez y estabilidad para fabricación en volumen.

La tecnología central se basa en materiales semiconductores de InGaN (Nitruro de Galio e Indio), diseñados para emitir luz blanca. Este LED no está diseñado para operación en polarización inversa, una consideración crítica para los diseñadores de circuitos.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Se desaconseja encarecidamente operar continuamente en o cerca de estos límites.

• Corriente Directa Continua (I_F): 350 mA. Esta es la corriente directa continua máxima que el LED puede manejar.
• Corriente de Pico Pulsada (I_Pulso): 1500 mA. Esta corriente alta solo es permisible bajo condiciones de pulso específicas: un ancho de pulso máximo de 400ms y un ciclo de trabajo máximo del 10% (ej., 400ms ENCENDIDO, 3600ms APAGADO). Este modo es típico para aplicaciones de flash de cámara.
• Resistencia a ESD (V_B): 8000 V (Modelo de Cuerpo Humano). Esta alta clasificación indica una protección robusta contra descargas electrostáticas, crucial para la manipulación durante el ensamblaje y en la aplicación final.
• Temperatura de Unión (T_J): 125 °C. La temperatura máxima permitida de la propia unión semiconductor.
• Resistencia Térmica (R_θ): 10 °C/W (unión a terminal). Este parámetro es vital para el diseño de gestión térmica. Indica que por cada vatio de potencia disipada, la temperatura de unión aumentará 10°C por encima de la temperatura del terminal (pads de soldadura). Se requiere un disipador de calor efectivo para mantener T_Jdentro de los límites.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento: -40°C a +85°C / -40°C a +110°C, respectivamente.
• Disipación de Potencia (Modo Pulsado): 6 W. Esta es la potencia máxima que el paquete puede manejar en operación pulsada, relacionada con la clasificación de corriente de pico pulsada.
• Temperatura de Soldadura: 260°C máximo, con un límite de 2 ciclos de reflujo.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): 125 grados (±5°). Este amplio ángulo de visión es característico de un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se prueban bajo condiciones estándar (T_{pads de soldadura}= 25°C, pulso de 50ms) y representan el rendimiento típico.

• Flujo Luminoso (Φ_v): 200-300 lm, con un valor típico de 240 lm a I_F= 1000mA. Se aplica una tolerancia de medición de ±10%. Esta alta salida lo hace adecuado para tareas de iluminación.
• Voltaje Directo (V_F): 2.95V a 4.35V a I_F= 1000mA, con una tolerancia de medición de ±0.1V. El amplio rango requiere un diseño cuidadoso del driver y se gestiona mediante clasificación por bins.
• Temperatura de Color Correlacionada (CCT): 5000K a 7000K. El valor típico es 6000K, ubicándolo en el rango de "blanco frío".
• Eficiencia Óptica: 65 lm/W a 1000mA. Esta es una cifra clave de mérito para la eficiencia energética.

2.3 Fiabilidad y Manipulación

• Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL): Clase 1. Este es el nivel más robusto, lo que significa que el dispositivo tiene una vida útil ilimitada en suelo a ≤30°C/85% HR y no requiere secado antes de la soldadura por reflujo en condiciones estándar.
• Prueba de Fiabilidad: Todas las especificaciones están garantizadas por una prueba de fiabilidad de 1000 horas, con el criterio de que la degradación del flujo luminoso sea inferior al 30%.
• Nota de Condición de Prueba: Todos los datos de fiabilidad y correlación se prueban bajo "gestión térmica superior" utilizando una Placa de Circuito Impreso con Núcleo Metálico (MCPCB) de 1.0 x 1.0 cm². El rendimiento en el mundo real puede variar si la gestión térmica es menos efectiva.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican (bins) en función de parámetros clave. El número de pieza ELCH07-5070J6J7294310-N8 codifica algunos de estos bins.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en cinco códigos (2932, 3235, 3538, 3841, 4143). El código indica el voltaje mínimo y máximo en décimas de voltio. Por ejemplo, el bin "2932" cubre V_Fde 2.95V a 3.25V. El "2932" en el número de pieza indica que este LED específico cae en este bin de voltaje.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica en dos códigos principales a 1000mA: J6 (200-250 lm) y J7 (250-300 lm). El "J6" en el número de pieza especifica el bin de flujo luminoso.

3.3 Clasificación por Color (Blanco)

El punto de color blanco se define en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 y se correlaciona con un rango de Temperatura de Color (CCT). Se definen dos bins principales:

• Bin 5057: Rango CCT 5000K a 5700K. Definido por un cuadrilátero en el gráfico CIE.
• Bin 5770: Rango CCT 5700K a 7000K. Definido por un cuadrilátero diferente.

El "72943" en el número de pieza probablemente corresponde a una coordenada de color específica dentro de uno de estos bins. La tolerancia de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran tendencias de rendimiento. Comprenderlos es clave para la optimización del diseño.

4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva V_F-I_F)

La curva muestra una relación no lineal. V_Faumenta con I_F, comenzando alrededor de 2.4V a corriente muy baja y alcanzando aproximadamente 4.0V a 1500mA. Esta curva es esencial para seleccionar un driver de corriente constante apropiado y calcular la disipación de potencia (P_d= V_F* I_F).

4.2 Flujo Luminoso vs. Corriente Directa

El flujo luminoso relativo aumenta de forma sub-lineal con la corriente. Si bien la salida aumenta con la corriente, la eficiencia (lm/W) típicamente disminuye a corrientes más altas debido al aumento de calor y efectos de "droop" en el semiconductor. La curva muestra la salida relativa, con 1000mA como punto de referencia (1.0 en el eje Y).

4.3 Temperatura de Color Correlacionada (CCT) vs. Corriente Directa

La CCT muestra una ligera variación con la corriente de accionamiento, aumentando desde alrededor de 5600K a baja corriente hasta aproximadamente 6000K a 1000mA. Este cambio es importante para aplicaciones donde el color consistente es crítico.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este es posiblemente el gráfico más crítico para una operación confiable. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura (T_{pad de soldadura}). La curva se basa en mantener la temperatura de unión (T_J) en o por debajo de su máximo de 125°C. Por ejemplo:

• A T_{pad de soldadura}= 25°C, la corriente máxima es ~600mA.
• A T_{pad de soldadura}= 75°C, la corriente máxima cae a ~300mA.
• A T_{pad de soldadura}= 100°C, la corriente máxima es casi 0mA.

Este gráfico exige un diseño térmico efectivo. La condición de prueba de 1000mA es una clasificación pulsada o a corto plazo, no un punto de operación continuo sin un enfriamiento excepcional.

4.5 Distribución Espectral Relativa y Patrón de Radiación

El gráfico espectral muestra un pico de emisión amplio en la región azul (alrededor de 450nm) proveniente del chip de InGaN, combinado con una emisión de fósforo amarillo más amplia, resultando en luz blanca. Los gráficos del patrón de radiación confirman una distribución Lambertiana (ley del coseno), con patrones de intensidad iguales en los ejes X e Y, proporcionando un ángulo de visión amplio y uniforme de 125 grados.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está en un paquete de montaje superficial con una huella de aproximadamente 7.0mm x 7.0mm (como indica "5070" en el número de pieza, probablemente 5.0mm x 7.0mm o 7.0mm x 7.0mm). El dibujo dimensional exacto muestra características clave incluyendo los pads de soldadura, la forma de la lente y el indicador de polaridad. Las tolerancias son típicamente ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El paquete incluye una lente integrada que da forma al ángulo de visión de 125 grados.

5.2 Identificación de Polaridad

El paquete incluye marcas o características físicas (como una esquina achaflanada) para identificar el ánodo y el cátodo. La polaridad correcta es esencial durante el ensamblaje para prevenir daños por conexión inversa.

6. Guías de Soldadura y Montaje

• Soldadura por Reflujo: La temperatura máxima de soldadura es 260°C. El componente puede soportar un máximo de 2 ciclos de reflujo. Los perfiles de reflujo estándar sin plomo (IPC/JEDEC J-STD-020) son aplicables.
• Gestión Térmica: Esta es la preocupación primordial. La baja resistencia térmica (10°C/W) solo es efectiva si los pads de soldadura están conectados a una almohadilla térmica de tamaño suficiente en el PCB, que a su vez debe estar conectada a un disipador de calor. Se recomienda encarecidamente el uso de una MCPCB o sustrato metálico aislado (IMS) para cualquier aplicación que accione el LED cerca de sus límites máximos.
• Precauciones contra ESD: Aunque está clasificado para 8kV HBM, aún deben seguirse los procedimientos estándar de manipulación ESD (estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas).
• Almacenamiento: Como dispositivo MSL Nivel 1, no se requiere almacenamiento especial en seco bajo condiciones normales de fábrica.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en embalaje resistente a la humedad en cintas portadoras en relieve. Cada carrete contiene 2000 piezas. La cinta portadora tiene dimensiones para asegurar sujeción segura y orientación correcta (polaridad) durante el ensamblaje automatizado pick-and-place. Se proporcionan las dimensiones del carrete para su integración en equipos de ensamblaje automatizado.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje incluye varios campos clave:

• P/N: El número de pieza completo (ej., ELCH07-5070J6J7294310-N8).
• LOT NO: Código de trazabilidad para el lote de fabricación.
• QTY: Cantidad en el paquete.
• CAT (Bin de Flujo Luminoso): ej., J6.
• HUE (Bin de Color): ej., 72943.
• REF (Bin de Voltaje Directo): ej., 2932.
• MSL-X: Nivel de Sensibilidad a la Humedad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La hoja de datos enumera varias aplicaciones, que pueden priorizarse según las características del LED:

1. Flash de Cámara de Teléfono Móvil / Luz Estroboscópica: La alta corriente de pico pulsada (1500mA) y el alto flujo luminoso hacen de esta una aplicación principal. Los pulsos breves y de alta potencia son ideales para iluminar escenas para fotografía.
2. Linterna para DV / Iluminación Portátil: La alta salida continua (cuando está correctamente disipada térmicamente) es adecuada para luces de video portátiles o linternas.
3. Iluminación Especializada Interior/Exterior: Incluyendo luces de marcación de orientación (señales de salida, luces de escalón), iluminación decorativa e iluminación interior/exterior automotriz. El amplio ángulo de visión es beneficioso para la iluminación de áreas.
4. Retroiluminación para TFT: Para pantallas más grandes que requieren alto brillo, aunque se necesitaría óptica secundaria para dirigir la luz.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Selección del Driver: Un driver de corriente constante es obligatorio. El driver debe ser capaz de suministrar hasta la corriente requerida (considerando la reducción) y soportar el V_Fmáximo del bin seleccionado. Para aplicaciones de flash, se necesita un driver capaz de entregar pulsos de alta corriente.
• Diseño Térmico: Esto no puede exagerarse. Calcule la disipación de potencia esperada (V_F* I_F). Use la resistencia térmica (R_θ) y la curva de reducción para determinar el disipador de calor necesario para mantener la temperatura del pad de soldadura lo suficientemente baja para permitir la corriente de accionamiento deseada. Se recomienda la simulación térmica por Análisis de Elementos Finitos (FEA) para diseños críticos.
• Diseño Óptico: El patrón Lambertiano proporciona una cobertura amplia. Para haces enfocados (ej., una linterna), se requerirá un reflector secundario o una lente colimadora.
• Consistencia en la Clasificación (Binning): Para aplicaciones donde se usan múltiples LEDs juntos (ej., en un arreglo para una luz de video), especifique bins estrechos para voltaje directo, flujo y especialmente color para garantizar una apariencia uniforme y un reparto equilibrado de corriente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien una comparación directa con competidores no está en la hoja de datos, se pueden inferir características diferenciadoras clave de este LED:

• Capacidad de Corriente de Pico Alta: La clasificación de pulso de 1500mA es una característica destacada diseñada para aplicaciones de flash de cámara, que muchos LEDs de alta potencia de propósito general no enfatizan.
• Protección Robusta contra ESD: 8kV HBM es un alto nivel de protección, mejorando la fiabilidad en la manipulación por el usuario final y el ensamblaje.
• MSL Nivel 1: Simplifica la gestión de inventario y el proceso de ensamblaje en comparación con LEDs con clasificaciones MSL más altas (3, 2a, etc.) que requieren embalaje seco y secado.
• Datos de Fiabilidad Explícitos: La mención de una prueba de 1000 horas con un
• Clasificación (Binning) Integral: La estructura detallada de clasificación para voltaje, flujo y color permite a los diseñadores seleccionar el grado de rendimiento preciso necesario para su aplicación, permitiendo una mayor calidad y consistencia en el producto final.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Puedo alimentar este LED a 1000mA de forma continua?

Respuesta: No sin una gestión térmica excepcional. La clasificación de 1000mA se da bajo condiciones de prueba específicas (pulso de 50ms, T_{pad de soldadura}=25°C). La curva de reducción muestra que para operación continua (DC), la corriente máxima es significativamente menor—alrededor de 600mA a una temperatura de pad de soldadura de 25°C, y menor a temperaturas más altas. La operación continua a 1000mA casi seguramente excedería la temperatura máxima de unión, llevando a una degradación rápida y fallo.

10.2 ¿Cuál es la diferencia entre los bins de flujo J6 y J7?

Respuesta: El bin J6 cubre flujo luminoso de 200 a 250 lúmenes a 1000mA, mientras que el bin J7 cubre de 250 a 300 lúmenes. El "J6" en el número de pieza especifica que el flujo mínimo garantizado para este dispositivo particular está en el rango inferior. Para aplicaciones que requieren brillo máximo, es necesario especificar el bin J7.

10.3 ¿Cómo interpreto el código de bin de voltaje "2932"?

Respuesta: El código "2932" significa que el voltaje directo de los LEDs en este bin está entre 2.95 voltios ("29" representando 2.9, con el último dígito especificando las centésimas) y 3.25 voltios ("32"). Esto permite a los diseñadores predecir el consumo de energía y el margen de voltaje requerido del driver con mayor precisión.

10.4 ¿Es absolutamente necesario un disipador de calor?

Respuesta: Sí, para cualquier operación más allá de corrientes muy bajas. La resistencia térmica de 10°C/W significa que incluso a un modesto 350mA y un V_Fde 3.5V (disipando aproximadamente 1.23W), la temperatura de unión sería 12.3°C por encima de la temperatura del pad de soldadura. Sin un disipador de calor, la temperatura del pad de soldadura aumentará rápidamente hacia la temperatura ambiente más este delta, llevando la temperatura de unión hacia su límite. Un diseño térmico adecuado es no negociable para el rendimiento y la longevidad.

11. Caso de Estudio de Diseño

Escenario: Diseñando un módulo de flash de cámara para smartphone.

1. Requisito: Necesita un flash muy brillante y de corta duración. Suponga un ancho de pulso de 300ms, con un ciclo de trabajo<10%.
2. Selección del LED: Este LED es adecuado debido a su clasificación de corriente de pico de 1500mA y su alta salida luminosa.
3. Condición de Accionamiento: Decida accionarlo a 1200mA durante el pulso. Consulte la curva V_F-I_F: V_F~ 4.1V. Potencia del pulso = 4.92W.
4. Verificación Térmica: El pulso es corto (300ms), por lo que la potencia promedio es baja debido al bajo ciclo de trabajo. La principal preocupación térmica es el calor acumulado durante una ráfaga de fotos. El tamaño pequeño de un teléfono limita el disipador de calor. El diseño debe garantizar que la temperatura del pad de soldadura no exceda, por ejemplo, 80°C durante una sesión de fotos, refiriéndose a la curva de reducción.
5. Driver: Seleccione un IC driver de flash LED compacto, compatible con batería de Li-ion, que pueda entregar pulsos de 1200mA y tenga temporizadores de seguridad.
6. Óptica: Use un difusor simple o reflector para esparcir la luz y evitar puntos calientes en las fotos.
7. Clasificación (Binning): Especifique un bin de color estrecho (ej., 5770) y un solo bin de voltaje (ej., 3538) para garantizar un color de flash consistente y un rendimiento del driver uniforme en todos los teléfonos fabricados.

12. Introducción al Principio Técnico

Este LED genera luz blanca utilizando un método común y eficiente:Luz Blanca Convertida por Fósforo.

1. Un chip semiconductor hecho de InGaN emite luz azul de alta energía cuando la corriente eléctrica pasa a través de él (electroluminiscencia).
2. Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de material de fósforo amarillo (o amarillo y rojo) que se deposita directamente sobre o cerca del chip.
3. El fósforo re-emite la energía absorbida como luz amarilla (y roja) de menor energía a través de un proceso llamado fotoluminiscencia.
4. La luz azul no absorbida restante se mezcla con la luz amarilla/roja emitida, y el ojo humano percibe esta mezcla como luz blanca. Las proporciones exactas determinan la Temperatura de Color Correlacionada (CCT)—más azul resulta en "blanco frío" (CCT más alta, como 6000K), mientras que más amarillo/rojo resulta en "blanco cálido" (CCT más baja).

El amplio ángulo de visión se logra encapsulando el chip y el fósforo en una lente de silicona en forma de domo, que también proporciona protección ambiental.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

Esta hoja de datos refleja varias tendencias en curso en la industria de LEDs de alta potencia:

• Mayor Integración para Aplicaciones Específicas: En lugar de ser un componente genérico, este LED está claramente optimizado para flash de cámara e iluminación portátil, con especificaciones como alta corriente de pulso que tienen prioridad sobre clasificaciones de accionamiento continuo extremas. Esto muestra un movimiento hacia la optimización específica de la aplicación.
• Énfasis en Fiabilidad y Cuantificación: La inclusión de criterios explícitos de prueba de fiabilidad (1000hr,<30% degradación) y datos detallados de reducción térmica responde a la demanda del mercado de longevidad predecible, especialmente en electrónica de consumo donde los costos de garantía son una preocupación.
• Clasificación Avanzada para Calidad: La clasificación multiparámetro (flujo, voltaje, color) permite una mayor calidad y consistencia en los productos finales. Esto es crucial para aplicaciones como retroiluminación de pantallas o iluminación arquitectónica donde la uniformidad del color es visible e importante.
• Robustez para Ensamblaje Automatizado: Características como MSL Nivel 1, embalaje en cinta y carrete, y marcado de polaridad claro están diseñados para compatibilidad con líneas de ensamblaje automatizado de Tecnología de Montaje Superficial (SMT) de alta velocidad, reduciendo el costo de fabricación y las tasas de defectos.
• Gestión Térmica como una Restricción de Diseño de Primer Orden: La prominencia de los datos térmicos (R_θ, curvas de reducción) subraya que el rendimiento de los LEDs de alta potencia modernos está fundamentalmente limitado por la disipación de calor, no solo por propiedades eléctricas u ópticas. Los diseños exitosos tratan al LED y su disipador de calor como un sistema integrado único.