Hoja de Datos del LED Blanco T5C Serie 5050 - Tamaño 5.0x5.0x1.9mm - Voltaje 25V - Potencia 4W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie T5C representa un LED blanco de alto rendimiento y vista superior, diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación general. Utilizando un encapsulado térmicamente mejorado, este componente de tamaño 5050 ofrece un alto flujo luminoso y es capaz de manejar corrientes de excitación elevadas. Su factor de forma compacto y su amplio ángulo de visión lo hacen adecuado para una variedad de diseños de iluminación donde el espacio y la eficiencia son críticos. El producto es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo y cumple con los estándares RoHS, garantizando la responsabilidad medioambiental en la fabricación y uso final.

1.1 Aplicaciones Objetivo

Este LED está diseñado para una amplia aplicabilidad en el sector de la iluminación. Los casos de uso principales incluyen iluminación interior para espacios residenciales y comerciales, modernización de luminarias existentes a tecnología LED, iluminación de propósito general, e iluminación arquitectónica o decorativa donde tanto el rendimiento como la estética son importantes. Su diseño robusto soporta un funcionamiento fiable en estos diversos entornos.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Una comprensión profunda de los parámetros del dispositivo es esencial para un diseño de sistema óptimo. Las siguientes secciones desglosan las principales características eléctricas, ópticas y térmicas.

2.1 Características Electro-Ópticas

Bajo condiciones de prueba estándar (Corriente Directa, IF = 160mA y Temperatura de Unión, Tj = 25°C), el LED exhibe métricas de rendimiento específicas correlacionadas con su Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y su Índice de Reproducción Cromática (Ra). Por ejemplo, un LED de 4000K con Ra70 tiene un flujo luminoso típico de 655 lúmenes (lm), con un valor mínimo especificado de 600 lm. A medida que la CCT disminuye (ej., a 2700K) o la reproducción cromática aumenta (ej., a Ra90), el flujo luminoso típico generalmente disminuye, reflejando las compensaciones en la tecnología de fósforo. Todas las mediciones de flujo luminoso tienen una tolerancia de ±7%, mientras que las mediciones de Ra tienen una tolerancia de ±2.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa máxima absoluta (IF) es de 240 mA, con una corriente directa pulsada (IFP) de 360 mA bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤ 100µs, ciclo de trabajo ≤ 1/10). La disipación de potencia máxima (PD) es de 6480 mW. El dispositivo puede soportar una tensión inversa (VR) de hasta 5V. El rango de temperatura de funcionamiento (Topr) es de -40°C a +105°C, y el rango de temperatura de almacenamiento (Tstg) es de -40°C a +85°C. La temperatura máxima permitida de unión (Tj) es de 120°C. Para el montaje, la temperatura de soldadura (Tsld) se especifica para procesos de reflujo: 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.

2.3 Características Eléctricas/Ópticas a Tj=25°C

Esta sección detalla los parámetros de funcionamiento típicos. La tensión directa (VF) oscila entre un mínimo de 23V y un máximo de 27V, con un valor típico de 25V a IF=160mA (tolerancia ±3%). La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 µA a VR=5V. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad es la mitad del valor máximo, es típicamente de 120 grados. Un parámetro crítico para la gestión térmica es la resistencia térmica desde la unión del LED hasta el punto de soldadura en un MCPCB (Rth j-sp), que es típicamente de 2.5 °C/W. El dispositivo tiene un nivel de resistencia a la Descarga Electroestática (ESD) de 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins. La serie T5C utiliza un sistema de clasificación multidimensional que cubre flujo luminoso, tensión directa y cromaticidad.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se agrupan según su flujo luminoso medido a 160mA. Cada combinación de CCT y CRI tiene bins de flujo específicos denotados por códigos de dos letras (ej., GL, GM, GN). Por ejemplo, un LED 4000K Ra70 puede clasificarse como GN (600-650 lm min), GP (650-700 lm), GQ (700-750 lm) o GR (750-800 lm). Las versiones de mayor CRI (Ra90) para la misma CCT típicamente tienen bins de flujo más bajos, comenzando en GK (450-500 lm). Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa también se clasifica para ayudar en el diseño de circuitos para regulación de corriente. Los bins se codifican como 6D (22-24V), 6E (24-26V) y 6F (26-28V), todos medidos a IF=160mA. Conocer el bin de VF ayuda a calcular los requisitos de la fuente de alimentación y la carga térmica con mayor precisión.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Consistencia de Color)

Los LEDs se clasifican dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos en el diagrama de cromaticidad CIE, que es un estándar para definir diferencias de color perceptibles. Cada CCT (ej., 2700K, 3000K) tiene una coordenada central definida (x, y) y una elipse definida por parámetros (a, b, Φ). Por ejemplo, el bin de 4000K (40R5) está centrado en x=0.3875, y=0.3868. Esta clasificación estricta garantiza que los LEDs del mismo bin parecerán casi idénticos en color para el ojo humano, lo cual es crucial para luminarias con múltiples LEDs. El estándar de clasificación Energy Star se aplica a todos los productos desde 2600K hasta 7000K.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral

La hoja de datos incluye espectros de color para las versiones Ra70, Ra80 y Ra90. Estos gráficos muestran la intensidad relativa a través de las longitudes de onda. Los LEDs de mayor CRI (Ra90) típicamente exhiben un espectro más lleno, especialmente en la región roja, en comparación con los LEDs Ra70, lo que explica su mejor reproducción cromática pero a menudo una eficacia general ligeramente menor.

4.2 Ángulo de Visión e Intensidad

El gráfico de distribución del ángulo de visión confirma el patrón de emisión amplio, típicamente Lambertiano, con un semiángulo de 120 grados. Esto proporciona una iluminación uniforme sobre un área amplia, adecuada para iluminación general.

4.3 Corriente vs. Características

La curva Corriente Directa vs. Intensidad Relativa muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia. La curva Corriente Directa vs. Tensión Directa ilustra la relación exponencial V-I del diodo, que es vital para diseñar drivers de corriente constante.

4.4 Dependencia de la Temperatura

Los gráficos clave ilustran los cambios de rendimiento con la temperatura ambiente (Ta). La curva Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, un factor crítico para la gestión térmica. La curva Temperatura Ambiente vs. Tensión Directa Relativa muestra que VF disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo). El gráfico Ta vs. Desplazamiento CIE x, y demuestra cómo el punto de color emitido puede desplazarse con la temperatura. Finalmente, el gráfico Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente define la línea de reducción de potencia; a medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente de excitación máxima permitida debe reducirse para evitar superar el límite de temperatura de unión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella 5050, lo que significa que las dimensiones de su encapsulado son aproximadamente 5.0mm x 5.0mm. La altura total es de 1.9mm. Los dibujos mecánicos detallados muestran las vistas superior e inferior, incluyendo la forma de la lente y la disposición de las almohadillas. Las dimensiones críticas incluyen los tamaños y espaciados de las almohadillas, que son esenciales para el diseño del layout de la PCB para garantizar una soldadura y conducción térmica adecuadas.

5.2 Diseño de la Almohadilla de Soldadura y Polaridad

La vista inferior indica claramente las almohadillas del ánodo y el cátodo. El patrón de soldadura está diseñado para estabilidad y una transferencia de calor efectiva desde el chip del LED. El cátodo típicamente está marcado o tiene una forma de almohadilla específica (ej., una muesca o una almohadilla más grande) para su identificación. La hoja de datos especifica las dimensiones recomendadas de la almohadilla de soldadura en la PCB para lograr una unión de soldadura fiable y un rendimiento térmico óptimo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo es adecuado para soldadura por reflujo sin plomo. Se especifica el perfil de temperatura de soldadura máximo: las temperaturas pico de 230°C o 260°C no deben excederse durante más de 10 segundos. Es crucial seguir los perfiles de reflujo recomendados para evitar choques térmicos o daños al encapsulado del LED y a los materiales internos. Las precauciones incluyen evitar estrés mecánico durante la colocación y asegurar que la PCB y el LED estén limpios y libres de humedad antes de soldar (considerar el horneado si es necesario). El almacenamiento debe ser en un entorno seco y controlado dentro del rango de temperatura especificado (-40°C a +85°C).

7. Información de Pedido y Numeración de Modelo

El número de parte sigue un sistema estructurado: T5C***81C-R****. Un desglose detallado explica cada segmento (X1 a X10). Los parámetros seleccionables clave incluyen: Código de Tipo (X1, ej., '5C' para 5050), Código de CCT (X2, ej., '40' para 4000K), Código de Reproducción Cromática (X3, ej., '8' para Ra80), número de chips en serie y paralelo (X4, X5), y un Código de Color (X7) que indica estándares de rendimiento como ANSI o ERP. Este sistema permite un pedido preciso del bin de rendimiento deseado.

8. Consideraciones de Diseño de Aplicación

8.1 Gestión Térmica

Dada la alta potencia (hasta 4W típico a 160mA, 25V) y la resistencia térmica típica de 2.5 °C/W, un disipador de calor efectivo es primordial. La temperatura máxima de unión de 120°C no debe excederse. Los cálculos de diseño deben considerar la temperatura ambiente, la ruta térmica desde la unión hasta el disipador y la corriente de excitación. Usar la curva de reducción de potencia (Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente) es esencial para entornos de alta temperatura.

8.2 Excitación Eléctrica

Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante para garantizar una salida de luz estable y una larga vida útil. El driver debe elegirse en función del bin de tensión directa y la corriente de funcionamiento deseada (hasta el máximo absoluto de 240mA DC). También se aconseja protección contra tensión inversa y picos de tensión transitorios. La sensibilidad a ESD (1000V HBM) requiere precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje.

8.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes o reflectores) para lograr patrones de haz específicos para aplicaciones como focos o downlights. El diseño de vista superior facilita la emisión directa en dichas ópticas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie T5C se diferencia por su combinación de alto flujo luminoso desde un encapsulado compacto 5050 y una característica de alta tensión directa (típica 25V), lo que puede ser ventajoso para reducir los requisitos de corriente en configuraciones en serie. El diseño del encapsulado térmicamente mejorado, evidenciado por la resistencia térmica especificada, apunta a una mejor fiabilidad y sostenibilidad del rendimiento en comparación con encapsulados estándar. La clasificación integral en flujo, tensión y elipses de cromaticidad ajustada ofrece a los diseñadores un alto nivel de consistencia para productos de iluminación de calidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la eficacia típica de este LED?

R: La eficacia (lúmenes por vatio) se puede calcular. Para un LED 4000K Ra70 con 655 lm típico a 160mA y 25V (4W de entrada), la eficacia típica es aproximadamente 164 lm/W. La eficacia real del sistema será menor debido a las pérdidas del driver y los efectos térmicos.

P: ¿Cómo selecciono el bin correcto para mi proyecto?

R: Elija la CCT (X2) y el CRI (X3) según los requisitos de iluminación de la aplicación. Luego, seleccione un bin de flujo luminoso (de la tabla de clasificación) que cumpla con sus necesidades de brillo. El bin de tensión (6D/E/F) puede seleccionarse según el rango de cumplimiento de tensión de su driver.

P: ¿Puedo excitar este LED a su corriente máxima absoluta de 240mA de forma continua?

R: Esto es posible solo si la gestión térmica es excepcionalmente efectiva, manteniendo la temperatura de unión muy por debajo de 120°C. En la mayoría de los diseños prácticos, es más seguro operar en o por debajo de la corriente de prueba de 160mA para garantizar longevidad y mantener la eficiencia. Consulte siempre la curva de reducción de potencia para la temperatura ambiente específica.

P: ¿Qué significa "elipse MacAdam de 5 pasos" para la consistencia de color?

R: Significa que todos los LEDs dentro de este bin tienen coordenadas de cromaticidad tan cercanas que la diferencia de color es imperceptible o apenas perceptible para la mayoría de los observadores bajo condiciones de visión estándar. Una elipse de 5 pasos es un estándar común de la industria para mezcla de colores de alta calidad.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Considere diseñar un panel de luz LED de alta calidad de 4000K Ra80. El diseñador selecciona la serie T5C por su alta salida y consistencia. De la tabla de clasificación, especifican el bin de flujo GN (600-650 lm min) para lograr el brillo objetivo del panel. Eligen el bin de tensión 6E (24-26V) para que coincida con el rango de tensión de salida de su driver de corriente constante. Se diseña una PCB de núcleo metálico (MCPCB) con almohadillas que coinciden con la recomendación de la hoja de datos. El diseño térmico calcula el tamaño requerido del disipador basándose en el número de LEDs, los 2.5 °C/W de Rth j-sp, la temperatura ambiente esperada de 45°C y una corriente de excitación elegida de 150mA (ligeramente por debajo de la corriente de prueba para margen). Se selecciona un driver para proporcionar una salida estable de 150mA con un rango de cumplimiento de tensión que cubra la tensión total en serie de todos los LEDs. Este enfoque sistemático, basado en los parámetros de la hoja de datos, garantiza un producto de iluminación fiable, eficiente y consistente.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED blanco funciona según el principio de electroluminiscencia en un material semiconductor, típicamente nitruro de galio e indio (InGaN) para la emisión azul. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz azul). Esta luz azul luego golpea un recubrimiento de fósforo depositado sobre o cerca del chip semiconductor. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como luz a través de un espectro más amplio, principalmente en las regiones amarilla y roja. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida por el fósforo resulta en la percepción de luz blanca. Las proporciones exactas de luz azul y luz convertida por el fósforo determinan la Temperatura de Color Correlacionada (CCT), mientras que la amplitud y composición del espectro de emisión del fósforo influyen en el Índice de Reproducción Cromática (CRI).

13. Tendencias Tecnológicas

La industria de la iluminación de estado sólido continúa evolucionando con varias tendencias clave. La eficacia (lúmenes por vatio) aumenta constantemente a través de mejoras en la eficiencia cuántica interna, la extracción de luz y la tecnología de fósforos. Hay un fuerte enfoque en mejorar la calidad del color, yendo más allá del Ra (CRI) hacia métricas como R9 (reproducción de rojo saturado) y TM-30 (Rf, Rg) para una evaluación de color más precisa. La miniaturización persiste, permitiendo mayor densidad y diseños más flexibles. La iluminación inteligente y conectada, integrando sensores y controles, se está volviendo más prevalente. Además, la fiabilidad y la vida útil bajo condiciones reales de funcionamiento (incluyendo alta temperatura y humedad) siguen siendo áreas críticas de desarrollo, al igual que el impulso hacia procesos y materiales de fabricación más sostenibles.