Hoja Técnica de Componente LED - Revisión 2 - Ciclo de Vida: Permanente - Fecha de Lanzamiento: 28-11-2014 - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona especificaciones técnicas completas y guías de aplicación para un componente LED específico. La información central establece la validez y el estado de revisión del documento. La fase del ciclo de vida se confirma comoRevisión 2, lo que indica que esta es la segunda revisión oficial de los datos técnicos del componente. La fecha de lanzamiento de esta revisión es28 de noviembre de 2014, a las 10:08:02. De manera crucial, el período de caducidad está marcado comoPermanente, lo que significa que las especificaciones contenidas en esta revisión se consideran válidas de forma permanente y no están sujetas a obsolescencia programada ni a ser reemplazadas automáticamente por una fecha de revisión más reciente. Esta permanencia es una característica clave para la planificación de diseño y fabricación a largo plazo.

El componente está diseñado para ofrecer fiabilidad y un rendimiento consistente. Su mercado objetivo incluye aplicaciones que requieren una salida óptica estable y a largo plazo, como iluminación general, luces indicadoras, retroiluminación de pantallas e iluminación interior automotriz. La ventaja principal radica en el conjunto de especificaciones congeladas, lo que permite a los ingenieros diseñar sistemas con la confianza de que los parámetros clave del componente no cambiarán inesperadamente en futuros lotes de producción.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Si bien el extracto proporcionado se centra en los metadatos del documento, una hoja de datos técnica completa para un componente LED contendría parámetros objetivos detallados. Las siguientes secciones describen los datos críticos que normalmente se incluyen y su importancia.

2.1 Características Fotométricas y de Color

Las propiedades fotométricas definen la salida de luz del LED. Los parámetros clave incluyen:

• Flujo Luminoso (Φ_v):Medido en lúmenes (lm), indica la potencia total percibida de la luz emitida. Las hojas de datos suelen proporcionar valores típicos y mínimos en una corriente de prueba especificada (por ejemplo, 20mA, 60mA) y una temperatura de unión (T_j).
• Intensidad Luminosa (I_v):Medida en milicandelas (mcd), describe la potencia luminosa por unidad de ángulo sólido. Es crucial para aplicaciones de iluminación direccional. El ángulo de visión se especifica junto con este parámetro (por ejemplo, 120°).
• Longitud de Onda Dominante (λ_D) o Temperatura de Color Correlacionada (CCT):Para LEDs de color (Rojo, Verde, Azul, Ámbar), la longitud de onda dominante define el color percibido. Para LEDs blancos, la Temperatura de Color Correlacionada (medida en Kelvin, K) especifica si la luz parece cálida (por ejemplo, 2700K), neutra (por ejemplo, 4000K) o fría (por ejemplo, 6500K).
• Índice de Reproducción Cromática (CRI - R_a):Para LEDs blancos, el CRI indica con qué precisión la fuente de luz revela los colores de los objetos en comparación con una fuente de luz natural. Un CRI más alto (más cercano a 100) es mejor para aplicaciones donde la discriminación del color es importante.

2.2 Parámetros Eléctricos

Estos parámetros rigen los requisitos de excitación eléctrica y el consumo de energía.

• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión a través del LED cuando funciona a una corriente directa especificada (I_F). Normalmente se da como un rango (por ejemplo, 2.8V a 3.4V a 20mA). Este parámetro es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente o seleccionar un controlador apropiado.
• Corriente Directa (I_F):La corriente de funcionamiento continuo recomendada. Exceder la corriente directa máxima nominal puede reducir drásticamente la vida útil o causar una falla inmediata.
• Tensión Inversa (V_R):La tensión máxima que el LED puede soportar cuando se conecta en polarización inversa. Exceder esta tensión puede causar daños irreversibles.

2.3 Características Térmicas

El rendimiento y la longevidad del LED dependen en gran medida de la gestión de la temperatura.

• Temperatura de Unión (T_j):La temperatura en el propio chip semiconductor. La T_jmáxima permitida (por ejemplo, 125°C) es un límite de diseño crítico.
• Resistencia Térmica (R_θJA):Medida en °C/W, indica la eficacia con la que el calor viaja desde la unión del LED al aire ambiente. Un valor más bajo significa una mejor disipación de calor, lo cual es vital para mantener la salida de luz y la vida útil.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:El rango de temperatura permitido para el componente cuando no está energizado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Debido a las variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Esto garantiza que los clientes reciban componentes dentro de una tolerancia especificada.

• Clasificación por Longitud de Onda/Temperatura de Color:Los LEDs se agrupan según su longitud de onda dominante o CCT medida. Un código de bin (por ejemplo, "3A") corresponde a un rango de longitud de onda específico (por ejemplo, 525-530nm).
• Clasificación por Flujo Luminoso:Los LEDs se clasifican según su salida de luz en una condición de prueba estándar. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con los requisitos mínimos de brillo para su aplicación.
• Clasificación por Tensión Directa:La clasificación por rango de V_Fayuda a diseñar una distribución de corriente más uniforme cuando se conectan múltiples LEDs en serie.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del componente en condiciones variables.

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Este gráfico muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Es no lineal, característica de un diodo. La curva ayuda a comprender la resistencia dinámica del LED.
• Características de Temperatura:Los gráficos suelen mostrar cómo el flujo luminoso o la tensión directa cambian con el aumento de la temperatura de unión. El flujo luminoso generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura.
• Distribución Espectral de Potencia Relativa:Este gráfico muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Define las características de color y puede mostrar la presencia de picos secundarios (por ejemplo, en LEDs blancos convertidos por fósforo).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

Las especificaciones físicas son críticas para el diseño y montaje del PCB.

• Dimensiones del Encapsulado:Planos mecánicos detallados que especifican la longitud, anchura, altura y cualquier curvatura de la lente. Siempre se proporcionan tolerancias.
• Distribución de Pads (Huella):El patrón recomendado de pads de cobre en el PCB para soldadura. Esto incluye el tamaño, la forma y el espaciado de los pads para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y la estabilidad mecánica.
• Identificación de Polaridad:Marcado claro de los terminales ánodo (+) y cátodo (-). Esto generalmente se indica mediante una muesca, una esquina cortada, una marca en la lente o diferentes longitudes de terminales.

6. Guías de Soldadura y Montaje

Un manejo adecuado garantiza la fiabilidad.

• Perfil de Soldadura por Reflujo:Un gráfico tiempo-temperatura que especifica las fases recomendadas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento. Los parámetros críticos incluyen la temperatura máxima (típicamente 260°C como máximo durante unos segundos) y el tiempo por encima del líquido.
• Precauciones de Manejo:Instrucciones sobre la sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD), el nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) y recomendaciones para el almacenamiento (a menudo en gabinetes secos si MSL > 1).
• Limpieza:Compatibilidad con disolventes comunes de limpieza de PCB.

7. Información de Embalaje y Pedido

Información para adquisiciones y logística.

• Especificación de Embalaje:Describe el ancho de la cinta portadora, las dimensiones de los bolsillos, el diámetro del carrete y la cantidad por carrete (por ejemplo, 4000 piezas por carrete de 13 pulgadas).
• Etiquetado:Explica la información impresa en la etiqueta del carrete, incluido el número de pieza, la cantidad, el código de fecha y los códigos de bin.
• Sistema de Numeración de Piezas:Descifra el número de pieza para indicar atributos clave como color, bin de brillo, bin de tensión y tipo de encapsulado.

8. Recomendaciones de Aplicación

Orientación para implementar el componente de manera efectiva.

• Circuitos de Aplicación Típicos:Esquemas que muestran circuitos controladores de corriente constante, cálculos de resistencias en serie/paralelo y elementos de protección como supresores de tensión transitoria.
• Consideraciones de Diseño:Consejos sobre gestión térmica (área de cobre del PCB, disipación de calor), diseño óptico (selección de lentes para el patrón de haz deseado) y pautas de reducción de potencia para entornos de alta temperatura.
• Casos de Uso Típicos:

  Basándose en el estado de revisión permanente y las características comunes de los LED, este componente es adecuado para productos con ciclos de vida largos o donde la estabilidad del diseño es primordial. Ejemplos incluyen:

  • Paneles de Control Industrial:Indicadores de estado en maquinaria que puede estar en servicio durante décadas.
  • Iluminación de Infraestructura:Señales de salida, iluminación de emergencia o acentos arquitectónicos donde el mantenimiento y el reemplazo de piezas son difíciles.
  • Electrodomésticos:Indicadores de encendido o retroiluminación para controles en dispositivos como refrigeradores u hornos.
  • Iluminación Interior Automotriz:Luces de mapa, retroiluminación del tablero de instrumentos o iluminación de interruptores donde la consistencia del color y el brillo son importantes durante la vida útil del vehículo.

  9. Comparación y Diferenciación Técnica

  El diferenciador principal destacado por los datos proporcionados es elperíodo de caducidad "Permanente". Muchos componentes electrónicos tienen hojas de datos vinculadas a una revisión específica que puede actualizarse con frecuencia. La documentación de este componente se declara válida permanentemente (Revisión 2). Esto ofrece ventajas significativas:

  • Garantía de Suministro a Largo Plazo:Los fabricantes pueden acumular existencias o planificar largas series de producción sin temor a cambios en las especificaciones.
  • Estabilidad del Diseño:Los productos diseñados en torno a este componente no requerirán revalidación o recertificación debido a un cambio en la hoja de datos.
  • Riesgo Reducido:Elimina el riesgo de que cambios sutiles en el rendimiento entre revisiones afecten la calidad o el cumplimiento del producto final.

  En comparación con los componentes con hojas de datos actualizadas con frecuencia, este prioriza la consistencia absoluta sobre posibles mejoras incrementales de rendimiento.

  10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

  P: ¿Qué significa "Fase del Ciclo de Vida: Revisión"?
  R: Indica la etapa del documento en su proceso de control. "Revisión" significa que esta es una versión actualizada (Revisión 2) de una hoja de datos previamente publicada, que contiene información potencialmente corregida o mejorada.

  P: La fecha de lanzamiento es 2014. ¿Este componente está obsoleto?
  R: No necesariamente. El "Período de Caducidad: Permanente" establece explícitamente que las especificaciones son válidas permanentemente. El componente aún puede estar en producción activa. Su relevancia depende de si sus parámetros técnicos satisfacen las necesidades actuales de la aplicación.

  P: ¿Cómo debo excitar este LED?
  R: Debes utilizar una fuente de corriente constante o una fuente de tensión con una resistencia limitadora de corriente en serie. El circuito exacto depende de las especificaciones de tensión directa (V_F) y corriente directa (I_F), que se detallarían en la hoja de datos completa. Nunca conectes un LED directamente a una fuente de tensión sin control de corriente.

  P: ¿Por qué es importante la gestión térmica para los LEDs?
  R: Una alta temperatura de unión acelera la degradación del material semiconductor y del fósforo (en LEDs blancos), lo que conduce a una disminución permanente en la salida de luz (depreciación de lúmenes) y un posible cambio de color. También puede causar una falla catastrófica. Una disipación de calor adecuada es esencial para el rendimiento y la longevidad.

  11. Caso Práctico de Diseño y Uso

  Escenario: Diseño de un panel indicador de estado industrial de larga duración.

  Un ingeniero está diseñando un panel de control para equipos industriales con una vida útil esperada de 20 años. El panel requiere LEDs de estado rojos, verdes y amarillos. La consistencia y la fiabilidad son críticas.

  Razón de la Selección:El ingeniero selecciona este componente LED específico (Revisión 2, válido permanentemente) por las siguientes razones:

  1. Garantía de Especificación:La hoja de datos permanente garantiza que los LEDs comprados para la producción inicial y para kits de repuesto/servicio en el año 15 tendrán especificaciones de rendimiento idénticas, manteniendo la uniformidad del panel.
  2. Planificación de la Cadena de Suministro:La empresa puede realizar un acuerdo de compra a largo plazo con el distribuidor, confiada en que la pieza no será "mejorada" de una manera que requiera un rediseño.
  3. Implementación del Diseño:Utilizando los datos detallados de V_Fe I_F, el ingeniero diseña un circuito de excitación simple basado en resistencias para cada color de LED en el PCB. Los datos de resistencia térmica (R_θJA) se utilizan para calcular que la pequeña cantidad de calor generado se disipará de forma segura por el cobre del PCB, asegurando que la temperatura de unión se mantenga muy por debajo de la máxima nominal incluso en el entorno ambiental de 50°C del equipo.
  4. Resultado:El producto final se beneficia de un rendimiento de indicador estable y predecible a lo largo de toda su vida operativa, reduciendo las reclamaciones de garantía y la complejidad del mantenimiento.

  12. Introducción al Principio de Funcionamiento

  Un LED (Diodo Emisor de Luz) es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando una corriente eléctrica lo atraviesa. El principio central es laelectroluminiscencia.

  1. Un chip semiconductor contiene una unión p-n, donde el material tipo p (con huecos de electrones) se encuentra con el material tipo n (con electrones libres).
  2. Cuando se aplica una tensión directa (positivo al lado p, negativo al lado n), los electrones de la región n ganan suficiente energía para cruzar la unión y recombinarse con los huecos en la región p.
  3. Este proceso de recombinación libera energía. En los diodos estándar, esta energía se libera como calor. En los LEDs, los materiales semiconductores (como Nitruro de Galio para azul/blanco, o Fosfuro de Arseniuro de Galio para rojo/amarillo) se eligen para que esta energía se libere principalmente comofotones(partículas de luz).
  4. La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda prohibida (band gap) del material semiconductor. Un intervalo de banda más grande produce fotones de mayor energía (longitud de onda más corta, como la luz azul). Los LEDs blancos suelen utilizar un chip LED azul recubierto con un fósforo amarillo; parte de la luz azul se convierte en amarilla, y la mezcla se percibe como blanca.

  13. Tendencias y Evolución Tecnológica

  La industria del LED continúa evolucionando, aunque un componente con una hoja de datos permanentemente congelada representa un punto tecnológico maduro y estabilizado. Las tendencias generales observables en el mercado más amplio incluyen:

  • Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna y las técnicas de extracción de luz conducen a más lúmenes por vatio de entrada eléctrica, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
  • Mejor Calidad de Color:El desarrollo de nuevos sistemas de fósforo para LEDs blancos conduce a valores más altos del Índice de Reproducción Cromática (CRI) y una temperatura de color más consistente entre los lotes de producción.
  • Miniaturización:Reducción continua del tamaño del encapsulado (por ejemplo, de 3528 a 2016 a 1010 en códigos métricos) que permite matrices de iluminación de mayor densidad e integración en dispositivos más pequeños.
  • Mayor Densidad de Potencia:Desarrollo de encapsulados LED de alta potencia capaces de manejar corrientes de 1A, 3A o más, que a menudo requieren soluciones sofisticadas de refrigeración activa.
  • Iluminación Inteligente y Conectada:Integración de electrónica de control, sensores e interfaces de comunicación (como Zigbee o Bluetooth) directamente en los módulos LED, pasando de componentes simples a sistemas de iluminación inteligentes.

  El componente descrito en este documento, con su revisión permanente, se sitúa como un bloque de construcción confiable y bien caracterizado dentro de este panorama tecnológico en evolución, elegido para aplicaciones donde la consistencia probada supera las últimas métricas de rendimiento.

  Terminología de especificaciones LED

  Explicación completa de términos técnicos LED

  Rendimiento fotoeléctrico

  Término	Unidad/Representación	Explicación simple	Por qué es importante
  Eficacia luminosa	lm/W (lúmenes por vatio)	Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética.	Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad.
  Flujo luminoso	lm (lúmenes)	Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo".	Determina si la luz es lo suficientemente brillante.
  Ángulo de visión	° (grados), por ejemplo, 120°	Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz.	Afecta el rango de iluminación y uniformidad.
  CCT (Temperatura de color)	K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K	Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos.	Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados.
  CRI / Ra	Sin unidad, 0–100	Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno.	Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos.
  SDCM	Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos"	Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente.	Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs.
  Longitud de onda dominante	nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo)	Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados.	Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes.
  Distribución espectral	Curva longitud de onda vs intensidad	Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda.	Afecta la representación del color y calidad.

  Parámetros eléctricos

  Término	Símbolo	Explicación simple	Consideraciones de diseño
  Voltaje directo	Vf	Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio".	El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie.
  Corriente directa	If	Valor de corriente para operación normal de LED.	Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil.
  Corriente de pulso máxima	Ifp	Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello.	El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños.
  Voltaje inverso	Vr	Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura.	El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje.
  Resistencia térmica	Rth (°C/W)	Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor.	Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte.
  Inmunidad ESD	V (HBM), por ejemplo, 1000V	Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable.	Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles.

  Gestión térmica y confiabilidad

  Término	Métrica clave	Explicación simple	Impacto
  Temperatura de unión	Tj (°C)	Temperatura de operación real dentro del chip LED.	Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color.
  Depreciación de lúmenes	L70 / L80 (horas)	Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial.	Define directamente la "vida de servicio" del LED.
  Mantenimiento de lúmenes	% (por ejemplo, 70%)	Porcentaje de brillo retenido después del tiempo.	Indica retención de brillo durante uso a largo plazo.
  Cambio de color	Δu′v′ o elipse MacAdam	Grado de cambio de color durante el uso.	Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación.
  Envejecimiento térmico	Degradación de material	Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo.	Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto.

  Embalaje y materiales

  Término	Tipos comunes	Explicación simple	Características y aplicaciones
  Tipo de paquete	EMC, PPA, Cerámica	Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica.	EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga.
  Estructura del chip	Frontal, Flip Chip	Disposición de electrodos del chip.	Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia.
  Revestimiento de fósforo	YAG, Silicato, Nitruro	Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco.	Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI.
  Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz.	Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz.

  Control de calidad y clasificación

  Término	Contenido de clasificación	Explicación simple	Propósito
  Clasificación de flujo luminoso	Código por ejemplo 2G, 2H	Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes.	Asegura brillo uniforme en el mismo lote.
  Clasificación de voltaje	Código por ejemplo 6W, 6X	Agrupado por rango de voltaje directo.	Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema.
  Clasificación de color	Elipse MacAdam de 5 pasos	Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho.	Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio.
  Clasificación CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente.	Satisface diferentes requisitos CCT de escena.

  Pruebas y certificación

  Término	Estándar/Prueba	Explicación simple	Significado
  LM-80	Prueba de mantenimiento de lúmenes	Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo.	Se usa para estimar vida LED (con TM-21).
  TM-21	Estándar de estimación de vida	Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80.	Proporciona predicción científica de vida.
  IESNA	Sociedad de Ingeniería de Iluminación	Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos.	Base de prueba reconocida por la industria.
  RoHS / REACH	Certificación ambiental	Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio).	Requisito de acceso al mercado internacionalmente.
  ENERGY STAR / DLC	Certificación de eficiencia energética	Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación.	Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad.