Hoja de Especificaciones de Emisor LED 3030 - Tamaño 3.0x3.0x2.53mm - Voltaje 1.8-2.6V - Potencia 1.3W - Infrarrojo 730nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Esta sección ofrece una visión integral del emisor LED infrarrojo, detallando su diseño, características clave y aplicaciones principales en sistemas modernos de iluminación hortícola.

1.1 Descripción General

El producto es un LED de montaje superficial (SMD) que utiliza un encapsulado de compuesto de moldeo epóxico (EMC). Esta tecnología de encapsulado ofrece una mayor fiabilidad, gestión térmica superior y un rendimiento robusto en entornos exigentes. Sus dimensiones compactas son 3.00mm de largo, 3.00mm de ancho y 2.53mm de alto, lo que lo hace idóneo para diseños de PCB de alta densidad. Su función principal es emitir luz con una longitud de onda pico de 730 nanómetros (nm), la cual se encuentra dentro del espectro del rojo lejano, una región crucial para las respuestas fotomorfogénicas en las plantas.

1.2 Características Principales

• Tamaño Compacto:Dimensiones de 3.00mm x 3.00mm x 2.53mm.
• Longitud de Onda Específica:Longitud de onda de emisión pico (λp) de 730nm, dirigida al fotorreceptor Fitocromo.
• Cumplimiento RoHS:Fabricado sin plomo u otras sustancias peligrosas restringidas.
• Soldabilidad:Diseñado para procesos de soldadura por refusión sin plomo.
• Sensibilidad a la Humedad:Clasificado en Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3, requiriendo un manejo y precalentamiento apropiados si se expone.
• Envasado:Suministrado en carretes con una cantidad estándar de 3000 unidades por carrete.
• Alta Fiabilidad:El encapsulado EMC garantiza un rendimiento estable en diversas condiciones de funcionamiento.

1.3 Escenarios de Aplicación

Este LED está específicamente diseñado para aplicaciones de iluminación hortícola y agrícola donde la luz roja lejana es esencial. Sus principales casos de uso incluyen:

• Producción Comercial de Flores:Control de ciclos de floración y morfología de plantas.
• Laboratorios de Cultivo de Tejidos:Promoción de fases específicas de crecimiento en entornos estériles.
• Granjas Verticales y Fábricas de Plantas:Integración en recetas de iluminación multiespectral para optimizar la producción de cultivos durante todo el año.
• Iluminación Suplementaria en Invernaderos:Extensión del fotoperiodo o provisión de cualidades espectrales específicas para mejorar el crecimiento y desarrollo de las plantas.
• Conservación Postcosecha:Aplicaciones en refrigeración para influir potencialmente en la frescura y vida útil, aunque es un área de investigación emergente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Un examen detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas definidas bajo condiciones de prueba estándar (Ts=25°C).

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

La siguiente tabla describe los parámetros de rendimiento críticos. La corriente de prueba para la mayoría de las especificaciones ópticas es de 350mA.

• Voltaje Directo (VF):Oscila entre un mínimo de 1.8V y un máximo de 2.6V a 350mA. El valor típico no se especifica, pero el rango indica la caída de tensión esperada en el dispositivo.
• Longitud de Onda Pico (λp):Definida entre 730nm y 740nm. Esta estrecha agrupación asegura una salida espectral consistente para aplicaciones agrícolas precisas.
• Flujo Radiante Total (Φe):Mide la potencia óptica total emitida, que oscila entre 180mW y 480mW. Este amplio rango requiere una cuidadosa selección para el diseño de la aplicación.
• Ángulo de Visión (2θ1/4):Aproximadamente 60 grados, definiendo la distribución angular de la luz emitida.
• Resistencia Térmica (R_THJ-S):La resistencia térmica de la unión al punto de soldadura es de 14°C/W. Este valor es crítico para el diseño de gestión térmica y prevenir el sobrecalentamiento.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo de 10µA a un voltaje inverso de 5V, indicando las características de fuga del diodo.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No se recomienda operar en o cerca de estos límites.

• Disipación de Potencia (P_D):Máximo 1.3 Vatios. Es la potencia total que el encapsulado puede disipar.
• Corriente Directa (I_F):Corriente continua DC máxima de 500mA. Una clasificación de corriente pulsada puede ser mayor, pero no se especifica aquí.
• Voltaje Inverso (V_R):Máximo 5V. Exceder este valor puede causar ruptura.
• Descarga Electrostática (ESD):Resiste 2000V (Modelo del Cuerpo Humano), indicando una robustez moderada para el manejo.
• Rangos de Temperatura:Temperatura de operación desde -40°C hasta +85°C; temperatura de almacenamiento desde -40°C hasta +100°C.
• Temperatura Máxima de la Unión (T_J):Máximo absoluto de 115°C. El sistema debe diseñarse para mantener la temperatura de la unión muy por debajo de este límite durante la operación.

3. Explicación del Sistema de Agrupación (Binning)

Aunque el documento no proporciona explícitamente un código formal de agrupación, los rangos de parámetros especificados constituyen efectivamente una estructura de binning. Los diseñadores deben considerar estas variaciones al diseñar circuitos y sistemas de iluminación.

• Agrupación por Longitud de Onda:El rango de 730-740nm es relativamente estrecho para un LED de rojo lejano, asegurando la consistencia espectral crítica para la activación del fitocromo en las plantas.
• Agrupación por Flujo Radiante:El amplio rango de salida (180-480mW) sugiere que, para aplicaciones que requieren intensidad de luz uniforme, los LED pueden necesitar ser seleccionados o agrupados en subgrupos por el fabricante o el ensamblador.
• Agrupación por Voltaje Directo:El rango de 1.8-2.6V requiere consideración en el diseño del controlador, especialmente para matrices conectadas en serie, para garantizar la uniformidad de corriente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas características típicas proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV)

La curva muestra una relación no lineal típica de los diodos. En la corriente de operación recomendada de 350mA, se espera que el voltaje directo esté cerca del centro del rango de 1.8-2.6V. Esta curva ayuda a seleccionar el cumplimiento de voltaje adecuado del controlador.

4.2 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva demuestra la característica de saturación de la salida óptica. La intensidad aumenta con la corriente pero puede no ser lineal, especialmente cuando los efectos térmicos se vuelven significativos a corrientes más altas. Operar cerca de 350mA parece estar en una región eficiente.

4.3 Intensidad Relativa vs. Temperatura de la Cápsula

La salida disminuye a medida que aumenta la temperatura de la cápsula (T_s). Este efecto de caída térmica es crítico para aplicaciones hortícolas donde se requiere una salida de luz consistente durante largos períodos. Un disipador de calor adecuado es esencial para mitigar la pérdida de rendimiento.

4.4 Distribución Espectral

El gráfico espectral confirma el pico dominante a 730nm con un ancho a media altura (FWHM) típico de los LED basados en AlGaAs. Hay una emisión mínima en el espectro visible, lo que lo convierte en una fuente pura de rojo lejano.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama polar ilustra un patrón de emisión tipo Lambertiano con un ángulo de visión de 60 grados, útil para calcular la distribución de irradiación espacial en el dosel vegetal.

4.6 Corriente Directa vs. Temperatura de la Cápsula

Esta curva de reducción (derating) indica que la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente o de la cápsula. Es un gráfico crucial para determinar condiciones de operación seguras en luminarias cerradas.

5. Información Mecánica y de Envasado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Diagramas

Los planos mecánicos detallados especifican las dimensiones exactas.

• Vista Superior/Inferior:Muestra el contorno de 3.00mm x 3.00mm. El identificador del cátodo está marcado.
• Vista Lateral:Confirma la altura de 2.53mm, incluyendo la lente y los terminales.
• Identificación de Polaridad:El cátodo suele estar marcado por una muesca, un chaflán u otro indicador visual en el encapsulado. La orientación correcta es vital para el montaje en PCB.
• Patrón de Soldadura (Pad Pattern):Se proporcionan las dimensiones recomendadas del patrón de pistas en el PCB para garantizar la formación confiable de la unión de soldadura y un correcto alineamiento mecánico durante la refusión.
• Tolerancias:Todas las tolerancias dimensionales no especificadas son ±0.2mm.

5.2 Envasado para Montaje Automatizado

El dispositivo se suministra en embalaje de cinta y carrete, compatible con equipos estándar pick-and-place para SMT.

• Cinta Portadora (Carrier Tape):Se especifican las dimensiones del tamaño del bolsillo, el paso (pitch) y el ancho de la cinta para garantizar la compatibilidad con los sistemas de alimentación.
• Dimensiones del Carrete:Se proporcionan detalles del diámetro estándar del carrete, ancho y tamaño del núcleo para logística y configuración de máquina.
• Cantidad por Envase:3000 unidades por carrete es la unidad de embalaje estándar.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones para Soldadura por Reflujo SMT

El LED está clasificado para procesos de soldadura por refusión sin plomo. Se debe seguir un perfil de refusión típico:

• Etapa de Precalentamiento:Calentamiento gradual para activar el fundente y minimizar el choque térmico.
• Zona de Estabilización (Soak):Permite la estabilización de la temperatura en toda la PCB.
• Zona de Reflujo:La temperatura máxima no debe exceder la tolerancia máxima del encapsulado (típicamente 260°C durante unos segundos, aunque el valor exacto debe confirmarse con los datos completos del perfil). El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL 3) dicta que si el embalaje se abre, los componentes deben usarse en 168 horas o precalentarse antes de la refusión.
• Enfriamiento:Enfriamiento controlado para formar uniones de soldadura confiables.

Es crítico evitar tensiones mecánicas excesivas durante la colocación y asegurar que el perfil de soldadura no exceda los límites térmicos del LED para prevenir grietas en la lente o delaminaciones internas.

7. Información de Envasado y Pedido

Aunque se omiten números de parte específicos según las pautas, la especificación de embalaje es clara.

• Embalaje Estándar:Cinta y Carrete.
• Cantidad por Carrete:3000 unidades.
• Etiquetado:Las etiquetas del carrete suelen incluir número de parte, cantidad, número de lote y código de fecha para trazabilidad.
• Embalaje del Cartón:Varios carretes se empaquetan en cajas de cartón para envío y almacenamiento, con detalles sobre dimensiones de la caja y cantidad de empaque.

8. Recomendaciones de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Diseño del Circuito:Utilice un controlador de corriente constante adecuado para el rango de voltaje directo. Para conexiones en serie, asegúrese de que la tensión de salida del controlador cubra la suma del V_Fmáximo de todos los LED más un margen. No se recomienda la conexión en paralelo sin un equilibrio de corriente adicional.

Gestión Térmica:La resistencia térmica de 14°C/W requiere una vía térmica efectiva. Utilice un PCB con suficientes vías térmicas y, si es necesario, un disipador de calor externo. Monitoree la temperatura del punto de soldadura para asegurar que T_Jse mantenga por debajo de 115°C, preferiblemente más baja para una mayor vida útil.

Integración Óptica:El ángulo de visión de 60 grados ofrece un buen equilibrio entre dispersión del haz e intensidad. Para aplicaciones enfocadas, pueden requerirse ópticas secundarias. Considere las necesidades espectrales de las plantas objetivo; la luz de 730nm se usa a menudo combinada con LED rojos (660nm) y azules para recetas de espectro completo.

9. Comparación Técnica y Diferenciación

Comparado con LED estándar de luz visible o tipos de encapsulado más antiguos, este dispositivo ofrece ventajas específicas:

• vs. LED con Encapsulado Plástico:El encapsulado EMC proporciona una resistencia superior a la humedad y al estrés térmico, lo que conduce a una vida útil más larga y un rendimiento mantenido en entornos de invernadero.
• vs. LED de Espectro Más Amplio:El estrecho pico de 730nm ofrece una acción fotobiológica dirigida sin desperdiciar energía en longitudes de onda no utilizadas, mejorando la eficacia del sistema (µmol/J).
• vs. Encapsulados Más Grandes:La huella de 3030 permite arreglos de mayor densidad, posibilitando una distribución de luz más uniforme sobre el dosel vegetal.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente de operación típica?

R: Aunque el máximo absoluto es 500mA, las características eléctricas/ópticas se prueban a 350mA, que es probablemente el punto de operación recomendado para un rendimiento y longevidad óptimos.

P: ¿Cómo interpreto el amplio rango de flujo radiante (180-480mW)?

R: Esto indica la variación natural del proceso de fabricación. Para una salida de luz consistente en una luminaria, consulte con el proveedor las opciones de agrupación por flujo o implemente un control de retroalimentación óptica en su sistema.

P: ¿Se puede usar este LED en operación pulsada?

R: La hoja de datos no especifica clasificaciones para pulsos. Para manejo pulsado (por ejemplo, para investigación de fotosíntesis), la corriente instantánea puede ser mayor, pero la potencia promedio y la temperatura de la unión no deben exceder los límites máximos. Se recomienda realizar pruebas específicas.

P: ¿Qué tan crítica es la longitud de onda de 730nm para las plantas?

R: Es muy específica. El fitocromo, un fotorreceptor clave de las plantas, existe en dos formas interconvertibles (Pr y Pfr). La luz de 730nm convierte principalmente Pfr a Pr, influyendo en procesos como la evitación de sombras, la iniciación de la floración y la germinación de semillas.

11. Casos de Uso Prácticos y Ejemplos de Implementación

Caso de Estudio 1: Producción de Lechuga en Granja Vertical

En una granja vertical de múltiples capas, se combinan arreglos de estos LED de 730nm con LED rojos de 660nm y azules de 450nm. La luz roja lejana se usa durante la etapa final de crecimiento para promover la expansión foliar y reducir la elongación, resultando en una cabeza de lechuga más compacta y comercializable. El tamaño del encapsulado 3030 permite una colocación densa en módulos lineales, asegurando una cobertura de luz uniforme.

Caso de Estudio 2: Control de Floración en Fresa de Invernadero

En un invernadero tradicional, estos LED se instalan como iluminación suplementaria. Al proporcionar una baja intensidad de luz de 730nm al final del día (iluminación de fin de día), los cultivadores pueden manipular el balance de fitocromo para inducir y sincronizar la floración en plantas de fresa, logrando cosechas más predecibles y con mayor rendimiento.

12. Introducción al Principio de Operación

Este es un diodo emisor de luz semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo entre el ánodo y el cátodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en Arseniuro de Galio y Aluminio - AlGaAs para esta longitud de onda). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones. La energía de banda prohibida (bandgap) específica del material semiconductor determina la longitud de onda de la luz emitida. Para 730nm, la energía del bandgap es aproximadamente 1.7 electronvoltios (eV). El encapsulado EMC sirve para proteger el delicado chip semiconductor, proporcionar una lente óptica primaria para dar forma al haz y facilitar la disipación del calor desde el chip.

13. Tendencias de Desarrollo en LED para Iluminación Hortícola

El mercado de los LED para horticultura está evolucionando rápidamente. Las tendencias clave relevantes para este producto incluyen:

• Mayor Eficiencia:La I+D continua tiene como objetivo mejorar la eficiencia general (flujo radiante por vatio eléctrico) de los LED de rojo lejano, reduciendo el costo operativo de las lámparas de cultivo.
• Fiabilidad Mejorada:Mejoras adicionales en EMC y otros materiales de encapsulado para soportar temperaturas y humedad más altas para una vida útil aún más larga (a menudo apuntando a 50,000+ horas).
• Afinación Espectral:Aunque este es un emisor monocromático, existe un creciente interés en encapsulados multichip o fósforos novedosos que combinen múltiples longitudes de onda (por ejemplo, rojo profundo y rojo lejano) en un solo encapsulado para simplificar el diseño del sistema.
• Iluminación Inteligente y Dinámica:Integración con sensores y sistemas de control para entregar espectros e intensidades de luz variables según las necesidades en tiempo real de las plantas, la etapa del cultivo o las condiciones ambientales. El rendimiento consistente de dispositivos como este LED de 730nm es fundamental para tales sistemas de agricultura de precisión.
• Estandarización:Desarrollo de estándares de la industria para medir y reportar métricas relevantes para horticultura, como el flujo de fotones en el rango de densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD) y el flujo de fotones específico para radiación de rojo lejano.