Hoja de Datos de LED Blanco Serie T1D - Paquete 10.0x10.0mm - Voltaje Directo 36-40V - Corriente de Conducción 540mA - Alto Flujo Luminoso - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie T1D representa un LED blanco de alto rendimiento y vista superior, diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación general. Este producto cuenta con un diseño de paquete térmicamente mejorado que facilita una disipación de calor eficiente, lo cual es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad bajo corrientes de conducción elevadas. Su huella compacta de 10.0x10.0mm permite una integración flexible en diversos luminarios y sistemas. Una característica clave de esta serie es su capacidad para manejar alta corriente, típicamente hasta 540mA para operación estándar, lo que permite un alto flujo luminoso adecuado para reemplazar fuentes de luz tradicionales. El LED emite con un amplio ángulo de visión de 120 grados, proporcionando una iluminación uniforme. Está construido con materiales libres de plomo y cumple con las directivas RoHS, haciéndolo apto para los procesos modernos de fabricación electrónica que utilizan soldadura por reflujo.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

El rendimiento del LED se caracteriza bajo condiciones específicas: una corriente directa (IF) de 540mA y una temperatura de unión (Tj) de 25°C. El flujo luminoso varía principalmente con la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI). Por ejemplo, un LED de 4000K con un CRI de Ra70 tiene un flujo luminoso típico de 3240 lúmenes (lm), con un valor mínimo especificado de 3000 lm. A medida que el CRI aumenta a Ra90 para la misma CCT, el flujo típico disminuye a 2600 lm (mín 2400 lm), ilustrando la compensación entre calidad de color y salida de luz. La tolerancia para la medición del flujo luminoso es de ±7%, y para la medición del CRI (Ra), es de ±2.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites operativos. La corriente directa continua máxima (IF) es de 600 mA, permitiéndose una corriente directa pulsada (IFP) de 900 mA bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤100μs, ciclo de trabajo ≤1/10). La disipación de potencia máxima (PD) es de 24,000 mW. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -40°C a +105°C. El voltaje directo (VF) a 540mA típicamente oscila entre 36V y 40V, con un valor nominal de 37.5V y una tolerancia de medición de ±3%. La resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura (Rth j-sp) se especifica como 1°C/W, indicando una buena capacidad de gestión térmica del paquete. El nivel de resistencia a descargas electrostáticas (ESD) es de 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

3. Sistema de Clasificación y Binning

3.1 Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza sigue un código estructurado: T1D***C3R-*****. Los elementos clave incluyen el código de tipo (ej. '1D' para 10.0x10.0mm), código de CCT (ej. '40' para 4000K), código de CRI (ej. '7' para Ra70), códigos para el número de chips en serie y paralelo, un código de componente y un código de color que define el binning según ANSI u otro estándar.

3.2 Binning de Flujo Luminoso

Los LEDs se clasifican en bins de flujo luminoso para garantizar consistencia. Para un LED de 4000K, Ra70, los bins incluyen códigos como 3Y (3000-3100 lm mín), 3Z (3100-3200 lm), 4A (3200-3300 lm) y 4B (3300-3400 lm). Diferentes combinaciones de CCT/CRI tienen sus propias tablas de binning específicas, permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos precisos de flujo para su aplicación.

3.3 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo también se clasifica en bins para ayudar en el diseño de circuitos, particularmente para conducir múltiples LEDs en serie. Se definen dos bins a IF=540mA: Código 6L (36V - 38V) y Código 6M (38V - 40V).

3.4 Binning de Cromaticidad

La consistencia de color se controla dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos para cada CCT. La hoja de datos proporciona las coordenadas del centro (x, y) y los parámetros de la elipse (a, b, Φ) para CCTs que van desde 2700K hasta 6500K. Por ejemplo, el bin de 4000K (40R5) está centrado en x=0.3875, y=0.3868. Los estándares de binning Energy Star se aplican a todos los LEDs blancos desde 2600K hasta 7000K.

4. Curvas de Rendimiento y Datos Gráficos

La hoja de datos incluye varios gráficos clave de rendimiento. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa (IF) muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido al calentamiento y la caída de eficiencia. La curva de Voltaje Directo vs. Corriente Directa ilustra la característica IV del diodo. El gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura del Punto de Soldadura (Ts) es crucial para el diseño térmico, mostrando la reducción esperada en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de operación. El gráfico de Distribución del Ángulo de Visión confirma el patrón de haz de 120 grados. Los gráficos del Espectro de Color para diferentes niveles de CRI (Ra70, Ra80, Ra90) muestran la distribución espectral de potencia, que influye en las propiedades de reproducción cromática. El gráfico de Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente define la reducción de potencia necesaria para evitar sobrecalentamiento a altas temperaturas ambientales.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED presenta un paquete cuadrado de vista superior que mide 10.0mm por 10.0mm. Se proporciona un dibujo detallado con dimensiones, incluyendo vistas superior, inferior y lateral. La vista inferior indica claramente las marcas de polaridad del ánodo y cátodo, esenciales para un diseño de PCB y montaje correctos. También se especifica el patrón de almohadillas de soldadura recomendado (land pattern) para garantizar una conexión mecánica y eléctrica confiable durante el proceso de reflujo. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm.

6. Guías de Montaje y Manipulación

6.1 Soldadura por Reflujo

El dispositivo es apto para procesos de soldadura por reflujo. El perfil debe controlarse para evitar daños térmicos. La temperatura máxima de soldadura se especifica como 230°C o 260°C, con un tiempo a temperatura que no exceda los 10 segundos. Un gráfico típico del perfil de temperatura de reflujo mostraría las zonas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento, pero los tiempos específicos no se detallan en el extracto proporcionado. Es crítico adherirse a estos límites para evitar comprometer las uniones de soldadura internas o el propio chip del LED.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

El rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C a +85°C. Los dispositivos deben mantenerse en empaques sensibles a la humedad hasta su uso y deben ser secados según las guías estándar IPC/JEDEC si el empaque ha sido abierto y se han excedido los límites de exposición. Deben observarse las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación para prevenir daños por descargas electrostáticas.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Aplicaciones Típicas

Este LED de alta potencia es ideal para iluminación arquitectónica y decorativa, lámparas de reemplazo diseñadas para sustituir fuentes de luz existentes, iluminación general para espacios residenciales y comerciales, y como retroiluminación para señalización interior y exterior debido a su alto brillo y amplio ángulo de visión.

7.2 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico. Con una disipación de potencia de hasta 24W, un disipador de calor efectivo es obligatorio. La baja resistencia térmica (1°C/W) del paquete solo es efectiva si se monta correctamente en una PCB de núcleo metálico (MCPCB) u otro sustrato adecuado con alta conductividad térmica. La temperatura de unión debe mantenerse por debajo de 120°C para garantizar la fiabilidad y mantener la salida de luz (como se muestra en el gráfico de Ts vs. flujo).
Conducción Eléctrica:Se recomienda un driver de corriente constante para garantizar una salida de luz y color estables. El driver debe ser capaz de suministrar hasta 600mA de corriente continua y debe tener en cuenta el bin de voltaje directo (36-40V) al diseñar para conexiones en serie. La tensión inversa nominal es de solo 5V, por lo que es necesaria protección contra polarización inversa o picos de voltaje.
Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados es inherente al paquete. Para aplicaciones que requieran un patrón de haz diferente, se deben usar ópticas secundarias (lentes o reflectores). La selección inicial del bin de CCT y CRI es crucial para cumplir con los requisitos de calidad de color y nivel de luz de la aplicación.

8. Comparación y Posicionamiento Técnico

La serie T1D se diferencia por su combinación de un paquete grande de 10.0x10.0mm, una capacidad de corriente de conducción muy alta (540mA estándar, 600mA máx.) y, en consecuencia, una salida de flujo luminoso muy alta (superando los 3000 lm para muchos bins). En comparación con LEDs de potencia media más pequeños (ej. 2835, 3030), ofrece un flujo significativamente mayor por dispositivo, reduciendo el número de LEDs necesarios en un luminario pero exigiendo un diseño térmico y eléctrico más robusto. El amplio ángulo de visión de 120 grados es típico para un LED de vista superior sin lente integrada, proporcionando un patrón de emisión Lambertiano. La estructura detallada de binning para flujo, voltaje y cromaticidad permite un diseño de sistema preciso y una consistencia de color ajustada en arreglos multi-LED.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la eficacia típica (lúmenes por vatio) de este LED?
R: A 540mA y 37.5V, la potencia de entrada es aproximadamente 20.25W. Para un LED de 4000K Ra70 con 3240 lm, la eficacia es de aproximadamente 160 lm/W. Este es un valor calculado; la eficacia real depende del bin específico y las condiciones de operación.
P: ¿Puedo conducir este LED con una fuente de voltaje constante?
R: No es recomendable. Los LEDs son dispositivos conducidos por corriente. Su voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se muestra en los bins de voltaje). Una fuente de voltaje constante podría provocar fuga térmica y falla del dispositivo. Utilice siempre un driver de corriente constante.
P: ¿Cómo cambia la salida de luz a lo largo del rango de temperatura de operación?
R: La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. Consulte el gráfico "Ts—Flujo Luminoso Relativo". Una gestión térmica adecuada es esencial para mantener una salida de luz estable y una larga vida útil.
P: ¿Qué significa la elipse MacAdam de 5 pasos?
R: Una elipse MacAdam define una región en el diagrama de cromaticidad donde las diferencias de color son imperceptibles para el ojo humano promedio bajo condiciones de visión estándar. Una elipse de 5 pasos significa que la variación de color es cinco veces la diferencia mínima perceptible (1 paso). Elipses más estrechas (ej. 3 pasos) indican una mejor consistencia de color.

10. Principios Operativos y Contexto

Los LEDs blancos de esta clase típicamente utilizan un chip LED azul recubierto con una capa de fósforo. La luz azul del chip excita el fósforo, que luego emite luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla emitida produce luz blanca. La proporción exacta y el tipo de fósforo determinan la CCT (desde blanco cálido 2700K hasta blanco frío 6500K) y el CRI. La alta corriente de conducción genera calor significativo en la unión del semiconductor. El paquete térmicamente mejorado, que a menudo incorpora un sustrato cerámico u otros materiales de alta conductividad, transfiere eficientemente este calor al punto de soldadura y luego al disipador del sistema. Gestionar este calor es fundamental para lograr el rendimiento especificado, la longevidad y la estabilidad del color.