LED Rojo 3.45x3.45x2.20mm - Tensión Directa 2.0V - Potencia 0.7W - Longitud de Onda Dominante 620-630nm - Especificación Técnica

1. Resumen del Producto

El RF-AL-C3535L2K1RE-03 es un LED rojo de alta potencia diseñado para aplicaciones de iluminación exigentes. Utiliza una tecnología avanzada de encapsulado de sustrato cerámico (Chip on Substrate) que proporciona una gestión térmica superior y una fiabilidad mecánica excepcional. Las dimensiones del encapsulado son 3,45 mm × 3,45 mm × 2,20 mm, lo que lo hace adecuado para módulos de iluminación compactos. Este LED ofrece un flujo luminoso típico de 60-90 lm a 350 mA, con una longitud de onda dominante entre 620-630 nm (rojo profundo). El ángulo de visión amplio de 120° asegura una distribución uniforme de la luz. El producto cumple con RoHS y está clasificado con nivel de sensibilidad a la humedad 1 (MSL 1), lo que permite un tiempo ilimitado en almacén antes de la soldadura.

2. Análisis Detallado de Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas y Ópticas (a Ts=25°C, IF=350mA)

• Tensión Directa (VF):1,8 V mín., 2,0 V típ., 2,4 V máx. Esta baja tensión directa permite una excitación eficiente desde fuentes de alimentación de bajo voltaje. El estricto bining (pasos de 0,2 V) permite una luminosidad consistente en matrices de múltiples LED.
• Flujo Luminoso (Φv):60 lm mín., 75 lm típ., 90 lm máx. La alta eficacia luminosa (≈215 lm/W a 350 mA) se logra mediante un diseño optimizado del chip y el encapsulado cerámico.
• Flujo Radiante Total (Φe):200 mW mín., 350 mW típ., 500 mW máx. Útil para aplicaciones que requieren potencia óptica total, como señalización.
• Longitud de Onda Dominante (λD):620 nm mín., 625 nm típ., 630 nm máx. Este rojo profundo coincide bien con LED blancos convertidos por fósforo para iluminación hortícola o con estándares de semáforos.
• Corriente Inversa (IR):máximo 10 µA a VR=5V, lo que garantiza una fuga despreciable en polarización inversa.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120° típ., proporcionando un haz amplio para aplicaciones de iluminación de inundación.

2.2 Valores Máximos Absolutos

• Disipación de Potencia (PD):1920 mW.
• Corriente Directa (IF):800 mA continua, 900 mA pico (ciclo de trabajo 1/10, pulso de 0,1 ms).
• Tensión Inversa (VR): 5V.
• Resistencia ESD (HBM):>2000 V (rendimiento típico >80%).
• Temperatura de Funcionamiento:-40°C a +85°C.
• Temperatura de Unión (TJ):máximo 125°C.

Consideración de Diseño Térmico:El encapsulado cerámico proporciona una excelente conductividad térmica. Sin embargo, para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C, es esencial un disipador de calor adecuado cuando se opera cerca de la corriente máxima. Para una operación continua de 350 mA, se recomienda un área de almohadilla de cobre de al menos 50 mm² en una placa FR4 estándar.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para facilitar la coincidencia consistente de color y luminosidad, los LED se clasifican en bins para tensión directa, flujo luminoso y longitud de onda. Los códigos de bin están impresos en la etiqueta del carrete como se muestra en las Tablas 1-3 de la hoja de datos.

Al realizar un pedido o diseñar, asegúrese de especificar el código de bin deseado o acepte bins mixtos según la tolerancia de la aplicación.

4. Interpretación de Curvas de Rendimiento

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa (Fig. 1-6)

La curva muestra una tensión directa típica de aproximadamente 2,0 V a 350 mA, que aumenta hasta aproximadamente 2,4 V a 800 mA. La pendiente indica una resistencia en serie de aproximadamente 0,8 Ω. Para aplicaciones que requieren alta corriente, es necesaria una compensación de voltaje en el driver.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Fig. 1-7)

La intensidad relativa aumenta casi linealmente con la corriente hasta 700 mA, luego comienza a saturarse ligeramente. A 350 mA, la intensidad relativa es 1,0 (referencia). A 700 mA, es aproximadamente 1,9, lo que significa que duplicar la corriente produce<2x la salida de luz debido a la caída de eficiencia. Operar por encima de 500 mA es menos eficiente.

4.3 Temperatura vs. Intensidad Relativa (Fig. 1-8)

A Ts=25°C, la intensidad relativa es 1,0. A medida que la temperatura aumenta a 85°C, la intensidad cae a aproximadamente 0,85. Esta disminución del 15% es típica para LED rojos de AlInGaP. La gestión térmica es crítica para mantener la salida en condiciones ambientales altas.

4.4 Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ts (Fig. 1-9)

A Ts=25°C, la corriente directa máxima es 800 mA. A Ts=75°C, se reduce a aproximadamente 400 mA. La curva asegura que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 125°C. Para una operación confiable, manténgase por debajo de la línea de reducción.

4.5 Distribución Espectral (Fig. 1-10)

El espectro de emisión está centrado en 625 nm con un ancho total a media altura (FWHM) de aproximadamente 20 nm. No hay picos secundarios, lo que garantiza un color rojo puro.

4.6 Patrón de Radiación (Fig. 1-11)

El diagrama de radiación muestra una distribución casi lambertiana con un ángulo de visión de 120°. La intensidad relativa cae al 50% a ±60° del eje. Este patrón amplio es ideal para iluminación de lavado y downlights.

5. Dimensiones Mecánicas y de Empaquetado

5.1 Contorno del Encapsulado

• Vista superior: Caja cuadrada de 3,45 mm × 3,45 mm.
• Vista lateral: Altura 2,20 mm, con una protuberancia de lente de 0,85 mm (altura total desde la base).
• Vista inferior: Dos almohadillas de ánodo (grandes) y dos almohadillas de cátodo (pequeñas). Dimensiones de las almohadillas: 1,30 mm × 0,65 mm (ánodo), 1,30 mm × 0,48 mm (cátodo).
• Polaridad: El lado del cátodo tiene una marca triangular o una esquina biselada (según Fig. 1-4).

5.2 Patrón de Almohadillas de Soldadura Recomendado

Las almohadillas de PCB recomendadas son ligeramente más grandes que las almohadillas del componente: 3,40 mm × 1,30 mm para el ánodo, con un paso de 0,50 mm. Asegúrese de que las almohadillas estén definidas por la máscara de soldadura para evitar puentes.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo recomendado sin plomo cumple con JESD22-B106. Parámetros clave:

• Precalentamiento: 150°C – 200°C durante 60-120 segundos.
• Temperatura pico: 260°C máx., tiempo por encima de 217°C: 60 segundos máx.
• Velocidad de enfriamiento: 6°C/s máx.
• Número de ciclos de reflujo: máximo 2. Si hay más de 24 horas entre ciclos, se requiere horneado.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador configurado por debajo de 300°C y complete la operación en 3 segundos. Solo se permite una operación de soldadura manual.

6.3 Reparación

Evite reparaciones después de la soldadura. Si es inevitable, use un soldador de doble punta para calentar ambas almohadillas simultáneamente y retire el LED. Confirme que no haya daños en componentes adyacentes.

6.4 Almacenamiento y Horneado

Antes de abrir la bolsa de aluminio: almacene a<30°C y<75% HR hasta por 1 año. Después de abrir: usar dentro de 168 horas a<30°C,<60% HR. Si se excede el tiempo, hornee a 60°C,<5% HR durante 24 horas.

7. Información de Empaquetado y Pedido

• Cantidad estándar por paquete:1000 unidades por carrete.
• Cinta portadora:Ancho de 8 mm, paso de 4 mm, con agujeros de arrastre de 5,5 mm. Tamaño de cavidad 3,9 × 3,9 mm.
• Dimensiones del carrete:Diámetro exterior 178 mm, ancho del cubo 14 mm.
• Etiqueta:Incluye N.º de pieza, N.º de especificación, N.º de lote, Código de bin (Φ, WD, VF), Cantidad y Fecha.
• Bolsa barrera contra humedad:Contiene carrete y desecante, con etiqueta de advertencia ESD.
• Caja de cartón:Caja de envío estándar con etiquetas del producto.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

• Luces de advertencia, downlights, luces de pared de lavado, focos.
• Semáforos y luces de señalización.
• Iluminación paisajística, luz de fotografía escénica, equipos de estética médica.
• Iluminación interior de hoteles, mercados, oficinas y hogares.
• Lámparas de color para artículos y tiras de luz.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión térmica:Utilice un disipador de calor adecuado. Se recomienda una almohadilla térmica en la PCB con vías térmicas.
• Protección ESD:Aunque el LED tiene una resistencia ESD >2000 V HBM, siempre use manipulación segura contra ESD y considere un diodo Zener en paralelo con el LED si opera en entornos de alta ESD.
• Regulación de corriente:Conduzca siempre con una fuente de corriente constante. Pequeñas variaciones de voltaje causan grandes cambios de corriente (por ejemplo, un desplazamiento de 0,1 V puede cambiar la corriente en ~125 mA debido a la baja resistencia dinámica).
• Resistencia a azufre/cloro:Asegúrese de que los materiales circundantes tengan menos de 100 ppm de azufre, y bromo y cloro cada uno<900 ppm (total<1500 ppm) para evitar la corrosión de los contactos plateados.
• Limpieza de lentes:Si es necesario, use alcohol isopropílico. No use limpieza ultrasónica.

9. Comparación Técnica y Ventajas

En comparación con los LED de encapsulado estándar de PPA (poliftalamida), el encapsulado cerámico ofrece:

• Mejor conductividad térmica:Los sustratos cerámicos tienen una conductividad térmica >10 W/mK frente a<1 W/mK para el plástico, reduciendo la resistencia térmica en un 30-50%.
• Mayor fiabilidad a altas temperaturas:La cerámica soporta una temperatura de unión de 125°C sin degradación, mientras que el plástico puede decolorarse o deslaminarse.
• Menor absorción de humedad:Clasificación MSL 1 (vida útil ilimitada en almacén) frente a MSL 3 típica para encapsulados de plástico.
• Ángulo de visión más amplio:120° frente a 110° típico en LED de plástico comparable.

Sin embargo, los encapsulados cerámicos suelen ser más costosos. Para aplicaciones sensibles al costo con menor potencia, se pueden considerar alternativas de plástico.

10. Preguntas Frecuentes

P: ¿Puedo conducir este LED a 800 mA de forma continua?
R: Sí, pero solo si la temperatura de unión se mantiene por debajo de 125°C. Es obligatorio un disipador de calor adecuado. A 800 mA, la tensión directa es de aproximadamente 2,4 V, potencia ~1,92 W. Se recomienda un disipador con resistencia térmica<30 K/W para una temperatura ambiente de 85°C.

P: ¿Por qué el rango del bin de flujo luminoso es relativamente amplio (60-90 lm)?
R: La producción estándar genera una distribución. El binning permite seleccionar rangos más estrechos. Para aplicaciones de un solo LED, cualquier bin funciona. Para matrices, use el mismo código de bin para una luminosidad uniforme.

P: ¿Qué significa el código de bin "FB9"?
R: Indica un flujo luminoso entre 60 y 65 lúmenes. Consulte la Tabla 1-3 para todos los códigos.

P: ¿Es este LED adecuado para uso en exteriores?
R: Sí, con el encapsulado adecuado en una luminaria que proporcione protección IP. El LED en sí no es impermeable.

P: ¿Puedo usar tensión inversa en mi circuito?
R: La tensión inversa máxima absoluta es 5 V. Si existe la posibilidad de polarización inversa (por ejemplo, durante el arranque o accionamiento CA), agregue un diodo de bloqueo en serie.

11. Caso Práctico de Diseño

Caso: Módulo de Downlight Rojo (equivalente a 10W, 5 LED)
Objetivo de diseño: 300 lúmenes de salida a 350 mA por LED. Cinco LED en serie: tensión directa total ~10 V (2,0 V cada uno). Driver: corriente constante 350 mA, cumplimiento de voltaje 12 V. Térmica: 5 LED disipan total ~3,5 W. Monte en una PCB de aluminio con disipador de 50 mm × 50 mm. El ángulo de visión de 120° permite el uso de un difusor sin puntos oscuros. Usando el mismo bin (por ejemplo, FBC para flujo, C0 para voltaje) se garantiza una luminosidad uniforme y sin puntos calientes. Resultado: iluminación decorativa rojo profundo con excelente consistencia de color.

12. Principio de Funcionamiento

Este LED rojo está basado en material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) cultivado sobre un sustrato de GaAs. Cuando se polariza directamente, los electrones de la capa tipo n se recombinan con los huecos en la capa tipo p, emitiendo fotones con una energía correspondiente a la brecha de banda de ~1,98 eV, produciendo luz roja de 625 nm. El sustrato cerámico proporciona aislamiento eléctrico y una ruta térmica directa desde el chip hasta las almohadillas de soldadura. La lente de silicona encapsula el chip y da forma a la salida de luz en un patrón lambertiano.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria se mueve hacia una mayor eficacia y tamaños de encapsulado más pequeños. Los desarrollos futuros para LED rojos incluyen:

• Mayor densidad de flujo:Los diseños de chip mejorados (multiyunción, flip-chip) podrían duplicar el flujo por encapsulado.
• Bins de longitud de onda más estrechos:Los estándares futuros pueden requerir una tolerancia de ±2 nm para pantallas de alta gama.
• Integración con control inteligente:LED con sensores de color integrados para autocalibración.
• Reducción de costos de encapsulados cerámicos:A medida que la fabricación escala, los LED cerámicos se vuelven competitivos frente al plástico en rangos de potencia media.

Este producto representa una solución equilibrada entre rendimiento y fiabilidad para las necesidades actuales de iluminación de estado sólido.

14. Fiabilidad y Aseguramiento de Calidad

El producto ha superado las siguientes pruebas de fiabilidad (tamaño de muestra 10 unidades, 0 fallos permitidos):

• Soldadura por reflujo (260°C, 2x)
• Choque térmico (-40°C a 100°C, 500 ciclos)
• Almacenamiento a alta temperatura (100°C, 1000 h)
• Almacenamiento a baja temperatura (-40°C, 1000 h)
• Prueba de vida (TA=25°C, 350 mA, 1000 h)
• HHHT (60°C/90% HR, 350 mA, 1000 h)

Criterios: Desviación de tensión directa<10%, mantenimiento de flujo luminoso >80%, sin circuito abierto/corto. Esto garantiza la fiabilidad del producto en aplicaciones de campo.