Hoja de Datos del Componente LED - Revisión 3 - Fase del Ciclo de Vida - Lanzamiento Permanente - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Esta hoja de datos técnica proporciona especificaciones completas para un componente de diodo emisor de luz (LED). El documento se encuentra actualmente en su tercera revisión, lo que indica un diseño de producto maduro y estable con parámetros finalizados. La fase del ciclo de vida se designa como "Revisión", y el producto tiene una fecha de lanzamiento del 5 de diciembre de 2014. El período de validez está marcado como "Permanente", lo que significa que esta versión de la hoja de datos sigue siendo válida indefinidamente para fines de referencia y diseño, aunque siempre se recomienda a los usuarios verificar la documentación más reciente disponible para nuevos diseños.

La ventaja principal de este componente radica en sus características técnicas bien definidas y estables, habiendo pasado por múltiples revisiones para optimizar el rendimiento y la fiabilidad. Es adecuado para una amplia gama de aplicaciones de iluminación general, indicadores y retroiluminación donde se requiere un rendimiento consistente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Si bien el extracto del PDF proporcionado se centra en los metadatos del documento, una hoja de datos típica de LED de esta naturaleza contendría parámetros técnicos detallados. Las siguientes secciones describen los parámetros críticos y esperados que definen el rendimiento del componente.

2.1 Características Fotométricas y de Color

Las propiedades fotométricas son fundamentales para el diseño de iluminación. Los parámetros clave incluyen:

• Flujo Luminoso:La luz visible total emitida por el LED, medida en lúmenes (lm). Este valor se especifica típicamente a una corriente de prueba estándar (por ejemplo, 20mA, 65mA, 150mA) y una temperatura de unión (por ejemplo, 25°C).
• Longitud de Onda Dominante / Temperatura de Color Correlacionada (CCT):Para LEDs de color, la longitud de onda dominante (en nanómetros) define el color percibido (por ejemplo, 630nm para rojo, 525nm para verde, 470nm para azul). Para LEDs blancos, la CCT (en Kelvin, K) indica si la luz es blanca cálida (por ejemplo, 2700K-3500K), blanca neutra (por ejemplo, 4000K-5000K) o blanca fría (por ejemplo, 5700K-6500K).
• Índice de Reproducción Cromática (CRI):Para LEDs blancos, el CRI (Ra) mide la capacidad de revelar los colores de los objetos fielmente en comparación con una fuente de luz ideal. Un CRI más alto (más cercano a 100) es deseable para aplicaciones que requieren una percepción precisa del color.
• Ángulo de Visión:El ángulo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima (típicamente denotado como 2θ½). Los ángulos de visión comunes son 120°, 140°, o haces estrechos específicos.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas son cruciales para el diseño del circuito y la selección del controlador.

• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión a través del LED cuando opera a una corriente directa especificada. Este es un parámetro crítico para el diseño de la fuente de alimentación y la gestión térmica. La V_Ftípicamente tiene un rango (por ejemplo, 2.8V a 3.4V a 20mA) y depende de la temperatura.
• Corriente Directa (I_F):La corriente de operación continua 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 se puede aplicar en dirección inversa sin dañar el LED. Los LEDs tienen valores nominales de tensión inversa muy bajos (típicamente 5V).
• Disipación de Potencia:La potencia eléctrica convertida en calor (V_F* I_F), que debe gestionarse mediante un disipador de calor adecuado.

2.3 Características Térmicas

El rendimiento y la longevidad del LED son muy sensibles a la temperatura.

• Temperatura de Unión (T_j):La temperatura en la unión p-n del chip semiconductor. La T_jmáxima permitida (por ejemplo, 125°C) es un límite clave de fiabilidad.
• Resistencia Térmica (R_θJAo R_θJC):La resistencia al flujo de calor desde la unión al ambiente (JA) o a la carcasa (JC). Valores más bajos de resistencia térmica indican una mejor capacidad de disipación de calor, lo cual es esencial para mantener el rendimiento y la vida útil.
• Curvas de Reducción por Temperatura:Gráficos que muestran cómo la corriente directa máxima debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente o de la carcasa para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Debido a las variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Este sistema garantiza que los diseñadores reciban componentes dentro de tolerancias especificadas.

• Clasificación por Longitud de Onda / CCT:Los LEDs se agrupan en rangos ajustados de longitud de onda o CCT (por ejemplo, elipses de MacAdam de 3 o 5 pasos para LEDs blancos) para garantizar la consistencia del color dentro de un lote.
• Clasificación por Flujo Luminoso:Los LEDs se clasifican según su salida de luz medida en una condición de prueba estándar, permitiendo la selección de componentes para requisitos de brillo específicos.
• Clasificación por Tensión Directa:La clasificación por rango de V_Fayuda a diseñar circuitos controladores eficientes y a gestionar la distribución de energía en matrices.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

• Curva Característica I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Es no lineal, y el punto de operación lo establece el circuito controlador.
• Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y el calentamiento.
• Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Este efecto de extinción térmica es una consideración de diseño crítica.
• Distribución Espectral de Potencia (SPD):Un gráfico que traza la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda. Para LEDs blancos, esto muestra el pico de bombeo azul y el espectro más amplio convertido por el fósforo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

Las dimensiones físicas y los detalles de montaje son esenciales para el diseño de PCB y la integración mecánica.

• Dimensiones del Paquete:Dibujo mecánico detallado con longitud, anchura, altura y tolerancias (por ejemplo, 2.8mm x 3.5mm x 1.2mm para un paquete 2835).
• Distribución de Pads (Huella):Patrón de pistas de PCB recomendado (tamaño, forma y espaciado de los pads) para garantizar una soldadura y conexión térmica fiables.
• Identificación de Polaridad:Marcado claro (por ejemplo, una muesca, una esquina cortada o una marca de cátodo) para indicar los terminales de ánodo y cátodo para una conexión eléctrica correcta.
• Lente y Material del Paquete:Descripción del encapsulante (por ejemplo, silicona, epoxi) y la forma de la lente (domo, plana) que afectan a la distribución de la luz.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El manejo y montaje adecuados son críticos para la fiabilidad.

• Perfil de Soldadura por Reflujo:Perfil tiempo-temperatura recomendado para soldadura sin plomo (por ejemplo, SnAgCu) o con estaño-plomo, incluyendo precalentamiento, estabilización, temperatura máxima de reflujo (típicamente no superior a 260°C) y tasas de enfriamiento.
• Instrucciones de Soldadura Manual:Si es aplicable, pautas para la temperatura y duración de la soldadura manual.
• Sensibilidad a ESD (Descarga Electroestática):La mayoría de los LEDs son sensibles a la ESD y requieren manejo en un área protegida contra ESD utilizando conexión a tierra adecuada.
• Condiciones de Almacenamiento:Rangos recomendados de temperatura y humedad para almacenamiento a largo plazo (por ejemplo,<40°C,<60% HR) para prevenir la absorción de humedad y la degradación.

7. Información de Empaquetado y Pedido

Información relacionada con la logística y la adquisición.

• Especificaciones de la Bobina/Cinta:Detalles del ancho de la cinta portadora, dimensiones de los alvéolos, diámetro de la bobina y cantidad por bobina (por ejemplo, 4000 piezas por bobina de 13 pulgadas).
• Regla de Numeración del Modelo:Explicación de cómo el número de parte codifica atributos clave como color, lote de flujo, lote de tensión, CCT y tipo de paquete.
• Etiquetado y Trazabilidad:Descripción de la información impresa en la etiqueta de la bobina, incluyendo número de parte, código de lote, cantidad y código de fecha.

8. Recomendaciones de Aplicación

Guía para implementar el componente de manera efectiva.

• Circuitos de Aplicación Típicos:Ejemplos esquemáticos que muestran el LED controlado por una fuente de corriente constante o con una simple resistencia limitadora de corriente.
• Diseño de Gestión Térmica:Consejos críticos sobre el diseño de PCB para la disipación de calor, como el uso de vías térmicas, área de cobre adecuada y posiblemente un PCB de núcleo metálico (MCPCB) para aplicaciones de alta potencia.
• Consideraciones de Diseño Óptico:Notas sobre ópticas secundarias (lentes, reflectores) y el impacto del ángulo de visión del LED en la distribución final de la luz.
• Fiabilidad y Vida Útil:Discusión de los factores que afectan la vida útil del LED (L70, L50), impulsados principalmente por la corriente de operación y la temperatura de unión. Pautas de reducción para lograr las vidas útiles objetivo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien se omiten nombres específicos de competidores, la hoja de datos implica un producto refinado a través de tres revisiones. Los posibles puntos de diferenciación basados en referencias comunes de la industria incluyen:

• Alta Eficacia Luminosa:Potencialmente ofrece más lúmenes por vatio en comparación con generaciones anteriores o productos estándar, lo que conduce a una mayor eficiencia energética.
• Consistencia de Color Superior:Tolerancias de clasificación ajustadas para longitud de onda y CCT, reduciendo la variación de color en ensamblajes con múltiples LEDs.
• Rendimiento Térmico Robusto:Diseño de paquete con baja resistencia térmica que permite corrientes de accionamiento más altas o una mejor longevidad en espacios compactos.
• Alta Fiabilidad y Vida Útil:Rendimiento probado de una revisión madura, con datos que respaldan el mantenimiento de lúmenes a largo plazo bajo condiciones especificadas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

Respuestas a preguntas comunes de diseño basadas en parámetros técnicos.

• P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de tensión?R: No. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Un controlador de corriente constante o una fuente de tensión con una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatorio para prevenir la fuga térmica y la destrucción.
• P: ¿Por qué varía la salida de luz de mi matriz de LED entre unidades?R: Esto probablemente se debe a no tener en cuenta la clasificación por tensión directa (V_F). Al conectar LEDs en paralelo sin control de corriente individual, las diferencias en V_Fcausan una distribución desigual de la corriente. Se recomienda una conexión en serie o controladores individuales por LED.
• P: El LED se atenúa con el tiempo. ¿Es esto normal?R: Sí, todos los LEDs experimentan depreciación del flujo luminoso. La tasa está determinada principalmente por la temperatura de unión de operación. Operar a o por debajo de la corriente recomendada y con una gestión térmica efectiva maximizará la vida útil (por ejemplo, L70 - tiempo hasta el 70% de los lúmenes iniciales).
• P: ¿Cuál es el impacto de la atenuación PWM en la vida del LED?R: La atenuación PWM (Modulación por Ancho de Pulso) implementada correctamente a una frecuencia suficientemente alta (>100Hz) no afecta negativamente la vida del LED, ya que conmuta el LED entre estados completamente encendido y apagado sin alterar la amplitud de la corriente.

11. Casos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplos ilustrativos de cómo los parámetros del componente se traducen en diseños del mundo real.

• Caso 1: Módulo LED Lineal para Iluminación de Alero Arquitectónico:Un diseño que utiliza 50 LEDs en serie, controlados por un único controlador de corriente constante. La tensión directa total se calcula sumando la V_Ftípica de cada LED. La gestión térmica se logra montando los LEDs en una tira de PCB de aluminio, realizando cálculos para garantizar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 85°C para una vida útil objetivo L90 de 50,000 horas.
• Caso 2: Unidad de Retroiluminación para una Pantalla Industrial:Una matriz de 100 LEDs dispuestos en una matriz de 10x10 en un PCB FR4 estándar. Para garantizar un brillo uniforme, se utilizan LEDs de un solo lote de flujo luminoso. Se coloca una capa difusora sobre la matriz para homogeneizar la luz. El diseño utiliza cadenas paralelas de LEDs conectados en serie con resistencias de equilibrio para gestionar la V_F variations.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la unión, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor utilizado (por ejemplo, InGaN para azul/verde, AlInGaP para rojo/ámbar). Los LEDs blancos se crean típicamente recubriendo un chip LED azul con un material de fósforo que convierte parte de la luz azul en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo), resultando en luz blanca.

13. Tendencias y Evolución Tecnológica

La industria del LED continúa evolucionando. Si bien esta hoja de datos representa un producto estable, las tendencias más amplias incluyen:

• Mayor Eficacia:La investigación en curso tiene como objetivo producir más lúmenes por vatio, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Mejor Calidad de Color:Desarrollo de fósforos y soluciones de múltiples chips para lograr valores de CRI más altos y colores más saturados para aplicaciones especializadas.
• Miniaturización e Integración:Tendencias hacia tamaños de paquete más pequeños (por ejemplo, micro-LEDs) y módulos integrados que combinan LEDs, controladores y circuitos de control (por ejemplo, COB - Chip-on-Board).
• Iluminación Inteligente y Conectada:Integración de sensores, protocolos de comunicación (Zigbee, Bluetooth, DALI) y capacidades de IoT en sistemas de iluminación, aunque esto suele estar a nivel de sistema más que a nivel de componente como se describe en esta hoja de datos.