Hoja de Datos del LED Blanco 7070 - Tamaño 7.0x7.0x2.8mm - Voltaje 26-30V - Potencia 10.5W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de la serie T7C de diodos emisores de luz (LED) blancos de alta potencia. La serie está diseñada en torno a un formato de encapsulado 7070, lo que indica un tamaño físico de 7.0mm x 7.0mm. Estos LED están diseñados para aplicaciones que requieren una alta salida luminosa y un rendimiento térmico robusto. La filosofía de diseño central enfatiza un equilibrio entre la alta capacidad de corriente y la disipación eficiente de calor, haciéndolos adecuados para entornos de iluminación exigentes.

El posicionamiento principal de esta línea de productos está dentro de los mercados de iluminación general y arquitectónica. Sus ventajas clave incluyen una huella compacta en relación con su manejo de potencia, un amplio ángulo de visión para una iluminación extensa y el cumplimiento de estándares modernos de fabricación y ambientales, como la soldadura por reflujo sin plomo y las directivas RoHS. Las aplicaciones objetivo son diversas, desde retroiluminación de señalización interior y exterior hasta iluminación de acento arquitectónico y renovaciones de iluminación general, donde la fiabilidad y una salida de luz consistente son críticas.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

El rendimiento fundamental del LED se define en una condición de prueba estándar de una corriente directa (IF) de 300mA y una temperatura de unión (Tj) de 25°C. El flujo luminoso de salida está directamente correlacionado con la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI). Por ejemplo, un LED de 4000K con un CRI de 70 (Ra70) tiene un flujo luminoso típico de 1410 lúmenes, con un valor mínimo garantizado de 1300 lúmenes. A medida que el CRI aumenta a 90 (Ra90), la salida típica disminuye a 1170 lúmenes, con un mínimo de 1000 lúmenes, ilustrando la compensación típica entre la calidad del color y la eficiencia de la salida de luz. Todas las mediciones de flujo luminoso tienen una tolerancia declarada de ±7%, y las mediciones de CRI tienen una tolerancia de ±2.

2.2 Clasificaciones Eléctricas y Térmicas

Las clasificaciones absolutas máximas establecen los límites operativos para un uso seguro y fiable. La corriente directa máxima continua (IF) es de 350 mA, con una corriente pulsada más alta (IFP) de 480 mA permitida bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤100μs, ciclo de trabajo ≤1/10). La disipación de potencia máxima (PD) es de 10.5 Vatios. El dispositivo puede soportar un voltaje inverso (VR) de hasta 5V. El rango de temperatura de operación (Topr) se especifica desde -40°C hasta +105°C, mientras que la temperatura de almacenamiento (Tstg) varía de -40°C a +85°C. La temperatura de unión máxima permitida (Tj) es de 120°C. El perfil de temperatura de soldadura es crítico para el ensamblaje, con un pico de 230°C o 260°C sostenido durante un máximo de 10 segundos durante el reflujo.

Bajo condiciones eléctricas estándar (IF=300mA), el voltaje directo (VF) típicamente cae entre 26V y 30V, con una tolerancia de ±3%. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth j-sp) es un parámetro clave para el diseño de gestión térmica, con un valor típico de 1.5 °C/W. Este valor bajo es indicativo del diseño de encapsulado mejorado térmicamente, facilitando la transferencia de calor lejos del chip LED. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo donde la intensidad es la mitad del valor pico, es de 120 grados, proporcionando un patrón de haz amplio.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

3.1 Clasificación de Flujo Luminoso y CCT/CRI

El producto se clasifica en rangos de rendimiento para garantizar consistencia para el usuario final. La estructura de clasificación es multidimensional, cubriendo flujo luminoso, voltaje directo y cromaticidad. Para el flujo luminoso, los rangos se definen por un código de letra (ej., 3C, 3D, 3E) con rangos específicos mínimos y máximos de lúmenes. Estos rangos varían dependiendo de la combinación de CCT y CRI. Por ejemplo, un LED de 3000K, Ra80 tiene rangos desde 3B (1100-1200 lm) hasta 3E (1400-1500 lm). Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con un brillo estrictamente controlado para aplicaciones de iluminación uniforme.

3.2 Clasificación de Voltaje Directo y Cromaticidad

El voltaje directo se clasifica en dos códigos: 6F (26-28V) y 6G (28-30V). Seleccionar LED del mismo rango de voltaje puede simplificar el diseño del driver y mejorar la eficiencia del sistema. La cromaticidad se controla dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos para cada CCT, asegurando una diferencia de color mínima perceptible entre LED. Se proporcionan las coordenadas centrales (x, y) y los parámetros de la elipse (a, b, Φ) para CCT estándar como 2700K, 4000K y 6500K. El documento señala que los estándares de clasificación Energy Star se aplican a todos los productos dentro del rango de 2600K a 7000K, lo cual es un requisito común para proyectos de iluminación comercial.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias representaciones gráficas del rendimiento. La relación entre la corriente directa y el flujo luminoso relativo muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, pero también implica la necesidad de gestión térmica a corrientes más altas. Los gráficos del espectro para diferentes niveles de CRI (Ra70, Ra80, Ra90) demuestran visualmente el espectro más completo y continuo asociado con valores de CRI más altos, lo cual es crucial para una reproducción cromática precisa. El gráfico de distribución del ángulo de visión confirma el patrón de emisión tipo Lambertiano con un semiángulo de 120 grados.

Las características térmicas se detallan aún más en curvas que muestran el flujo luminoso relativo y el voltaje directo en función de la temperatura del punto de soldadura (Ts). Estas curvas son esenciales para predecir el rendimiento en condiciones reales donde el LED opera por encima de 25°C. El gráfico de la corriente directa máxima permitida versus la temperatura ambiente proporciona una guía de reducción de potencia para evitar el sobrecalentamiento. Además, un gráfico muestra el desplazamiento de las coordenadas de cromaticidad CIE con el aumento de la temperatura ambiente, lo cual es importante para aplicaciones donde la estabilidad del color es crítica.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El encapsulado es un dispositivo de montaje superficial (SMD) con dimensiones de 7.00mm (±0.1mm) de largo y ancho, y una altura de 2.80mm (±0.1mm). Se proporciona un dibujo dimensionado detallado, incluyendo características clave como el diseño de las almohadillas de soldadura, que miden 6.10mm x 6.10mm. La disposición de los chips dentro del encapsulado se especifica como 9 conexiones en serie y 2 en paralelo, lo que explica el voltaje directo típico relativamente alto de 28V. Se muestra una marcación de polaridad clara, identificando las almohadillas del cátodo y el ánodo para prevenir una instalación incorrecta. También se ilustra el patrón de pistas recomendado para el diseño de PCB, mostrando una almohadilla de 7.50mm x 7.50mm con un espacio de 6.01mm entre las secciones del ánodo y el cátodo.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

El LED es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. La temperatura máxima absoluta de soldadura se establece claramente: el dispositivo puede soportar una temperatura pico de 230°C o 260°C durante una duración máxima de 10 segundos. Es crucial que los técnicos de ensamblaje se adhieran a este perfil para prevenir daños a la lente de silicona interna, la capa de fósforo o los alambres de conexión. También se especifican las condiciones de almacenamiento, requiriendo un ambiente entre -40°C y +85°C para mantener la fiabilidad a largo plazo antes de su uso. Se debe tener cuidado durante el manejo para evitar descargas electrostáticas (ESD), ya que el dispositivo tiene una clasificación de resistencia ESD de 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

7. Embalaje e Información de Pedido

El sistema de numeración de piezas es alfanumérico y se detalla en una tabla. La estructura del código permite la especificación de múltiples parámetros. La primera posición (X1) indica el tipo de encapsulado, donde "7C" corresponde al encapsulado 7070. La segunda posición (X2) define la CCT o el color (ej., 27 para 2700K, 40 para 4000K, BL para Azul). La tercera posición (X3) indica el Índice de Reproducción Cromática (7 para Ra70, 8 para Ra80, 9 para Ra90). Las posiciones subsiguientes especifican el número de chips en serie y paralelo, códigos de componentes y clasificaciones internas. Un número de parte típico siguiendo esta convención sería T7C***92R-*****, donde los dígitos y letras específicos definen su rango de rendimiento exacto y características.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Debido a su alto flujo luminoso y capacidad de potencia, esta serie de LED es muy adecuada para varias aplicaciones. En iluminación arquitectónica y decorativa, puede usarse para lavado de paredes, iluminación de cornisas o para resaltar características estructurales. Para proyectos de renovación, puede reemplazar fuentes de luz tradicionales de alta potencia en downlights o paneles de luz, ofreciendo ahorro de energía y mayor vida útil. Su salida lo hace efectivo para iluminación general en entornos comerciales o industriales. El amplio ángulo de visión es particularmente beneficioso para la retroiluminación de letreros interiores y exteriores, asegurando una iluminación uniforme en toda el área del letrero.

8.2 Consideraciones de Diseño

Una implementación exitosa requiere un diseño cuidadoso. La gestión térmica es primordial; la baja resistencia térmica de 1.5 °C/W solo es efectiva si el LED está montado en una PCB de núcleo metálico (MCPCB) adecuadamente diseñada con un disipador de calor suficiente. El driver debe ser capaz de proporcionar una corriente constante de hasta 350mA y manejar el alto voltaje directo (hasta 30V). Los diseñadores deben consultar la curva de reducción de potencia para la corriente directa máxima para garantizar la fiabilidad a temperaturas ambientales elevadas. Para aplicaciones críticas en color, es necesario especificar un rango de cromaticidad estrecho (MacAdam de 5 pasos) y comprender el cambio de color con la temperatura (como se muestra en la Fig. 9).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LED de encapsulado más pequeño (ej., 3030, 5050), el encapsulado 7070 ofrece una disipación de potencia máxima (10.5W) y una salida de flujo luminoso significativamente más altas, convirtiéndolo en una opción para aplicaciones de mayor intensidad sin necesidad de poblar densamente una placa con muchos LED de menor potencia. El diseño de encapsulado mejorado térmicamente, evidenciado por la baja Rth j-sp, es un diferenciador clave que soporta la operación sostenida a alta corriente. La configuración integrada de chips en serie-paralelo (9S2P) resulta en un voltaje de operación más alto, lo que puede ser una ventaja en ciertas topologías de driver al reducir los requisitos de corriente para el mismo nivel de potencia.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los valores "Típ" y "Mín" para el flujo luminoso?

R: El valor "Típ" (Típico) representa la salida promedio de la producción. El valor "Mín" (Mínimo) es el límite inferior garantizado; cualquier LED enviado en ese rango cumplirá o superará este valor. Los diseñadores deben usar el valor "Mín" para un diseño de sistema conservador.

P: ¿Puedo alimentar este LED a 350mA continuamente?

R: Si bien 350mA es la clasificación absoluta máxima, la operación continua a esta corriente requiere una excelente gestión térmica para mantener la temperatura de unión muy por debajo de 120°C. Consultar la curva de reducción de potencia (Fig. 10) es esencial. Se recomienda operar en o por debajo de la corriente de prueba de 300mA para una vida útil y fiabilidad óptimas.

P: ¿Cómo interpreto el diagrama de cromaticidad CIE y la elipse de 5 pasos?

R: El diagrama CIE traza el color en un espacio 2D. La elipse define el área dentro de la cual caerán las coordenadas de color del LED. Una elipse MacAdam de 5 pasos es una medida estándar de consistencia de color; los LED dentro de la misma elipse aparecerán casi idénticos en color para el ojo humano bajo condiciones de visión típicas.

11. Estudio de Caso de Aplicación Práctica

Considere diseñar un luminario LED de alta potencia para un almacén industrial. El objetivo es reemplazar luminarios de halogenuros metálicos de 400W. Se podría desarrollar un diseño utilizando múltiples LED 7070. El diseñador seleccionaría un rango de 5000K, Ra80 (ej., 3E para 1300-1400 lm) para un equilibrio entre eficiencia y calidad de color. Los LED se montarían en una gran MCPCB de aluminio que actúa como difusor de calor, la cual luego se fijaría a la carcasa de aluminio del luminario. Se usaría un driver de corriente constante clasificado para el voltaje total (número de LED en serie * VF) y corriente (~300mA por cadena). El amplio ángulo de haz de 120 grados ayudaría a reducir el número de luminarios necesarios al proporcionar una cobertura amplia desde cada punto. El diseño se validaría mediante pruebas térmicas para asegurar que las temperaturas de unión permanezcan dentro de límites seguros bajo la temperatura ambiente máxima del almacén.

12. Introducción al Principio Técnico

Un LED blanco típicamente utiliza un chip semiconductor de nitruro de galio e indio (InGaN) que emite luz azul. Parte de la luz azul se convierte en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo) por una capa de fósforo que recubre el chip. La mezcla de luz azul no convertida y la luz emitida por el fósforo resulta en la percepción de luz blanca. La Temperatura de Color Correlacionada (CCT) se controla mediante la composición del fósforo, desplazando el punto blanco desde cálido (2700K, más rojo/amarillo) a frío (6500K, más azul). El Índice de Reproducción Cromática (CRI) mide con qué precisión el LED reproduce los colores en comparación con una fuente de luz de referencia; un CRI más alto requiere una mezcla de fósforo que emite un espectro más continuo a lo largo del rango visible, lo que a menudo absorbe más de la luz azul inicial, reduciendo la eficiencia general (lúmenes por vatio).

13. Tendencias y Desarrollos de la Industria

El mercado de LED de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una calidad de color mejorada (CRI más alto con menos penalización de eficacia) y una mayor fiabilidad. Existe una tendencia para que encapsulados como el 7070 ofrezcan corrientes de accionamiento máximas y disipación de potencia aumentadas a medida que mejora la tecnología de chips. Otra tendencia significativa es la estandarización de la clasificación de color y flujo para simplificar las cadenas de suministro para los grandes fabricantes de iluminación. Además, hay una creciente integración de ópticas secundarias e incluso componentes del driver dentro del encapsulado LED para reducir la complejidad del sistema. El énfasis en el rendimiento térmico, como se ve en la especificación baja de Rth j-sp de esta hoja de datos, sigue siendo un área de enfoque crítica, permitiendo soluciones de iluminación más pequeñas, más potentes y de mayor duración.