Hoja de datos de LED azul 3.00x3.00x2.10mm 3.3V 1.65W paquete EMC - 460nm - 500mA - 20lm

1. Resumen del producto

Este documento proporciona una especificación técnica completa para un diodo emisor de luz (LED) azul de alta potencia que utiliza un paquete EMC (Epoxy Molding Compound). El dispositivo está diseñado para aplicaciones exigentes que requieren alta fiabilidad, incluyendo vigilancia de seguridad, iluminación de sensores, iluminación paisajística e iluminación general. Con un tamaño compacto de 3.00 mm x 3.00 mm x 2.10 mm, permite diseños de PCB densos mientras proporciona un flujo luminoso típico de 20 lúmenes a 500 mA. El paquete EMC ofrece un rendimiento térmico y robustez superiores en comparación con los paquetes de leadframe tradicionales, lo que lo hace adecuado para funcionamiento prolongado en entornos hostiles.

1.1 Características clave

• Compatible con soldadura reflow sin plomo (cumple con RoHS)
• Nivel de sensibilidad a la humedad: MSL Nivel 3 (según JEDEC)
• Longitud de onda dominante: 460 nm (típica) – color azul
• Tensión directa: 3.0 V – 3.3 V (típica 3.3 V a 500 mA)
• Ángulo de visión: 100 grados (mitad de potencia)
• Resistencia térmica: 14 °C/W (unión a punto de soldadura)
• Protección contra descargas electrostáticas: 2 kV (HBM) con rendimiento superior al 90%

1.2 Aplicaciones objetivo

• Indicadores ópticos y señalización luminosa
• Iluminación paisajística y arquitectónica
• Iluminación general y decorativa
• Iluminación para cámaras de seguridad y vigilancia
• Sistemas de sensores y visión artificial

2. Análisis de parámetros técnicos

Las siguientes secciones proporcionan una interpretación detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos del producto.

2.1 Características ópticas

A 25 °C y 500 mA de corriente directa, el LED presenta una longitud de onda dominante de 460 nm con un ancho espectral de 30 nm. El flujo luminoso se clasifica en 20 lúmenes (típico), con una tolerancia de medición de ±10%. El ángulo de visión (ángulo de media potencia 2θ1/2) es de 100 grados, lo que proporciona un amplio haz adecuado para iluminación general y aplicaciones indicadoras. El patrón de radiación es altamente simétrico, como se muestra en el diagrama polar (consulte la Fig. 1-10 en la hoja de datos original).

2.2 Parámetros eléctricos

La tensión directa a 500 mA varía desde un mínimo de 3.0 V hasta un típico de 3.3 V. La tolerancia de medición es de ±0.1 V. La corriente inversa se especifica en un máximo de 10 µA cuando se aplica una tensión inversa de 5 V. La disipación de potencia está limitada a un máximo absoluto de 1.65 W, que corresponde a la condición de excitación de 500 mA. Es fundamental no superar nunca las clasificaciones máximas absolutas para evitar daños permanentes.

2.3 Características térmicas

La resistencia térmica de la unión al punto de soldadura es de 14 °C/W. Esta baja resistencia térmica, facilitada por el diseño del paquete EMC, permite una transferencia de calor eficiente desde la unión del LED hasta la PCB. La gestión térmica adecuada es esencial; la temperatura de la unión no debe superar la clasificación máxima de 115 °C. Las curvas de reducción muestran que la corriente directa debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente para mantener la temperatura de la unión dentro de los límites.

3. Clasificación y selección por bines

Aunque la hoja de datos no detalla explícitamente las tablas de bines, el producto se suministra con códigos de bin para flujo luminoso (Φ), longitud de onda dominante (WLD) y tensión directa (VF), como se indica en la etiqueta del carrete. Esto permite a los clientes seleccionar grados de rendimiento específicos para sus aplicaciones. La clasificación típica puede incluir bines de flujo en incrementos y bines de longitud de onda alrededor de 460 nm. Comuníquese con el proveedor para obtener disponibilidad detallada de bines.

4. Análisis de curvas de rendimiento

4.1 Tensión directa vs. Corriente directa

La curva característica I-V (Fig. 1-6 en la hoja de datos) muestra una tensión directa típica de aproximadamente 3.3 V a 500 mA. A medida que la corriente aumenta de 100 mA a 600 mA, la tensión sube de aproximadamente 3.0 V a 3.4 V. Esta relación casi lineal es típica de los LED azules.

4.2 Intensidad relativa vs. Corriente

La intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente directa, pero muestra cierta saturación a corrientes más altas (Fig. 1-7). A 500 mA, la intensidad relativa es aproximadamente del 100%, mientras que a 100 mA cae a aproximadamente el 20%. Esta curva ayuda a los diseñadores a estimar la salida de luz a corrientes de excitación más bajas.

4.3 Dependencia de la temperatura

La Fig. 1-8 demuestra que la intensidad relativa disminuye al aumentar la temperatura ambiente. A 85 °C, la intensidad cae a aproximadamente el 85% del valor a 25 °C. Esta sensibilidad térmica debe tenerse en cuenta en diseños de luminarias que operan en entornos con temperatura elevada.

4.4 Distribución espectral

El espectro (Fig. 1-9) tiene un pico alrededor de 460 nm con un ancho completo a la mitad del máximo de 30 nm. El espectro se limita a la región azul, con emisión insignificante fuera del rango de 400-700 nm.

4.5 Diagrama de radiación

El patrón de radiación polar (Fig. 1-10) muestra una distribución similar a lambertiana con un ángulo de media potencia de ±50 grados. Esta amplia distribución es adecuada para iluminación de inundación e iluminación general.

4.6 Corriente vs. Temperatura de pin - Reducción de potencia

La Fig. 1-11 proporciona la curva de reducción: a una temperatura de pin de 60 °C, la corriente directa máxima es de aproximadamente 400 mA, y a 100 °C se reduce a aproximadamente 100 mA. Esta curva es esencial para el diseño térmico.

5. Información mecánica y del paquete

5.1 Dimensiones del paquete

El paquete del LED mide 3.00 mm x 3.00 mm x 2.10 mm (largo x ancho x alto) con tolerancias de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario. La vista superior muestra un paquete cuadrado con dos almohadillas: el cátodo y el ánodo se identifican en la Fig. 1-2. La vista lateral indica una altura de 2.10 mm con una protuberancia de lente de 0.70 mm. La vista inferior muestra las dimensiones de las almohadillas: almohadilla del cátodo 1.45 mm x 0.69 mm, almohadilla del ánodo 1.45 mm x 0.69 mm, con una separación de 1.45 mm entre las almohadillas. Los patrones de soldadura (Fig. 1-5) recomiendan almohadillas de soldadura de 3.00 x 2.26 mm para un montaje adecuado.

5.2 Identificación de polaridad

El cátodo está marcado por una pequeña muesca o punto en el paquete (ver Fig. 1-2). El ánodo está en el lado opuesto. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje.

5.3 Patrones de soldadura

El patrón de soldadura recomendado (Fig. 1-5) es de 3.00 mm x 2.26 mm con una separación de 0.46 mm hasta el borde. La almohadilla térmica ayuda a disipar el calor. Utilice un diseño de esténcil adecuado para garantizar una cobertura de soldadura suficiente.

6. Pautas de soldadura y montaje

6.1 Perfil de soldadura reflow

El perfil de reflow recomendado (Fig. 3-1) especifica: precalentamiento de 150 °C a 200 °C durante 60-120 segundos; tiempo por encima de 217 °C (TL) debe ser de 60-150 segundos; temperatura pico (TP) 260 °C con un tiempo de retención máximo de 10 segundos (tP) dentro de 5 °C del pico. La velocidad de enfriamiento no debe exceder los 6 °C/segundo. Solo se permiten dos pasadas de reflow. Si pasan más de 24 horas entre la primera y la segunda pasada de reflow, los LED pueden dañarse.

6.2 Soldadura manual

Al soldar a mano, use un soldador configurado por debajo de 300 °C durante menos de 3 segundos por almohadilla. Solo se permite una operación de soldadura manual.

6.3 Retrabajo y reparación

No se recomienda la reparación después de la soldadura. Si es inevitable, use un soldador de doble cabeza y verifique previamente las características. Asegúrese de que no se aplique tensión mecánica durante el calentamiento.

6.4 Precauciones de manipulación

• No aplique presión sobre la superficie de la lente de silicona; manipule solo por los lados.
• Evite montar en PCB deformadas; no doble la placa después de soldar.
• No enfríe rápidamente después de soldar; permita el enfriamiento natural a temperatura ambiente.
• No aplique vibración mecánica durante el enfriamiento.

6.5 Condiciones de almacenamiento

Bolsas barrera contra la humedad sin abrir: almacenar a<30 °C y<75% HR hasta un año desde la fecha de embalaje. Después de abrir: 168 horas a<30 °C y<60% HR. Si se excede, hornear a 60±5 °C durante 24 horas antes de usar.

7. Información de embalaje y pedidos

7.1 Especificaciones de embalaje

El LED se suministra en embalaje de cinta y carrete con 3000 piezas por carrete. Las dimensiones de la cinta portadora se muestran en la Fig. 2-1 con una marca de polaridad. Dimensiones del carrete: A=12.7±0.3 mm, B=330.2±2 mm, C=79.5±1 mm, D=14.3±0.2 mm. Se utiliza una bolsa barrera contra la humedad con desecante y tarjeta indicadora de humedad para la protección contra la humedad.

7.2 Información de la etiqueta

La etiqueta del carrete incluye: Número de pieza (PART NO.), Número de especificación (SPEC NO.), Número de lote (LOT NO.), Código de bin (BIN CODE), Flujo luminoso (Φ), Longitud de onda dominante (WLD), Tensión directa (VF), Cantidad (QTY) y Fecha (DATE). Esta información se utiliza para trazabilidad y selección de bines.

7.3 Caja de cartón

Los carretes se embalan en cajas de cartón para su envío. La caja está etiquetada con información del producto y la cantidad.

8. Fiabilidad y calificación

8.1 Elementos de pruebas de fiabilidad

El producto ha superado las siguientes pruebas de fiabilidad según los estándares JEDEC: Soldadura reflow (260 °C, 3 veces), Ciclado de temperatura (-40 °C a 100 °C, 100 ciclos), Choque térmico (-40 °C a 115 °C, 300 ciclos), Almacenamiento a alta temperatura (100 °C, 1000 h), Almacenamiento a baja temperatura (-40 °C, 1000 h) y Prueba de vida (25 °C, 500 mA, 1000 h). Criterios de aceptación: 0 fallos de 10 muestras (0/1) para cada prueba.

8.2 Criterios de fallo

Límites posteriores al estrés: Cambio en la tensión directa ≤ 1.1x límite superior de especificación; Corriente inversa ≤ 2.0x límite superior de especificación; Degradación del flujo luminoso ≥ 0.7x límite inferior de especificación.

9. Recomendaciones de diseño de aplicación

9.1 Diseño térmico

Dada la resistencia térmica de 14 °C/W y la disipación de potencia máxima de 1.65 W, es crucial un disipador de calor adecuado. Use un área de cobre de PCB adecuada y vías térmicas para mantener la temperatura de la unión por debajo de 115 °C. Reduzca la corriente según la temperatura ambiente utilizando la curva de reducción proporcionada.

9.2 Diseño eléctrico

Cada LED debe ser excitado con resistencias limitadoras de corriente o fuentes de corriente constante para evitar el descontrol térmico. Se debe evitar la tensión inversa; use diodos de protección si es necesario. Se recomienda protección ESD durante la manipulación y operación.

9.3 Consideraciones ambientales

Evite la exposición a compuestos de azufre (>100 ppm), halógenos (bromo y cloro individualmente<900 ppm, total<1500 ppm) y compuestos orgánicos volátiles que puedan desgasificarse y dañar la lente de silicona. Use alcohol isopropílico para la limpieza si es necesario.

10. Principio de funcionamiento

Este LED es un dispositivo semiconductor que emite luz mediante electroluminiscencia. La región activa consiste en una estructura de pozo cuántico de InGaN (nitruro de indio y galio) que emite luz azul cuando los electrones y los huecos se recombinan bajo polarización directa. La longitud de onda de emisión está determinada por la banda prohibida del material del pozo cuántico. El paquete EMC utiliza compuesto de moldeo epoxi como encapsulación, que proporciona protección mecánica y acoplamiento óptico. La lente de silicona aumenta el ángulo de visión y mejora la extracción de luz.

11. Tendencias tecnológicas

La tendencia de los LED de alta potencia continúa hacia una mayor eficacia, paquetes más pequeños y una mejor gestión térmica. Los paquetes EMC como este ofrecen un equilibrio entre costo y rendimiento para iluminación general y aplicaciones industriales. El chip azul de 460 nm también se utiliza como fuente de bombeo de fósforo para LED blancos, aunque este dispositivo está destinado a la emisión azul directa. Los desarrollos futuros pueden incluir mayores densidades de flujo y una fiabilidad mejorada con menor resistencia térmica.

12. Preguntas frecuentes y casos de diseño

12.1 FAQ

P: ¿Puedo manejar este LED a 700 mA?R: No, la corriente máxima absoluta es de 500 mA (con disipador de calor adecuado). Superar esto puede dañar el dispositivo.

P: ¿Cuál es la vida útil típica?R: La hoja de datos no especifica la vida útil L70, pero basándose en LED EMC similares, en condiciones nominales puede superar las 50,000 horas.

P: ¿Es adecuado el LED para operación por pulsos?R: Sí, la operación pulsada con ciclo de trabajo bajo puede permitir una corriente pico más alta, pero asegúrese de que la potencia promedio no exceda 1.65 W.

12.2 Ejemplo de aplicación

En una luminaria de iluminación paisajística con 12 LED, cada uno excitado a 350 mA para lograr un total de 240 lúmenes, con un disipador de calor adecuado utilizando una PCB de aluminio. La tensión directa a 350 mA es de aproximadamente 3.2 V, por lo que la potencia total por LED es de 1.12 W. El diseño térmico asegura que la temperatura de la unión se mantenga por debajo de 85 °C bajo una temperatura ambiente de 40 °C. Se recomienda un controlador de corriente constante con reducción térmica por seguridad.