Hoja de Datos LED 3030 de Potencia Media - Tamaño 3.0x3.0mm - Voltaje 3.1V - Potencia 0.5W - Blanco Frío 6000K

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de potencia media con factor de forma 3030 que utiliza un encapsulado de compuesto epóxico moldeado (EMC). El producto está diseñado para ofrecer un equilibrio óptimo entre eficacia luminosa (lm/W) y rentabilidad (lm/$) dentro del segmento de potencia media. Está concebido para aplicaciones que requieren un rendimiento fiable y una salida de luz de alta calidad.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta serie de LED incluyen su diseño de encapsulado EMC mejorado térmicamente, que mejora la disipación de calor y la fiabilidad a largo plazo. Cierra la brecha entre las aplicaciones de potencia media y alta potencia, siendo capaz de manejar hasta 0.8W. Con una corriente de conducción máxima de 240mA y un Índice de Reproducción Cromática (CRI) mínimo de 70, es adecuado para aplicaciones que exigen una buena calidad de color. El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. Una aplicación objetivo clave identificada son las Luces de Conducción Diurna (DRL).

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Todas las mediciones se especifican en condiciones estándar de prueba de Corriente Directa (IF) = 150mA, Temperatura Ambiente (Ta) = 25°C y Humedad Relativa (RH) = 60%, a menos que se indique lo contrario.

2.1 Características Fotométricas y de Color

La variante de Blanco Frío tiene un rango de temperatura de color correlacionada (CCT) de 5300K a 6488K, con un valor típico de 6018K. El CRI (Ra) mínimo es 70, con un valor típico de 71.5. El flujo luminoso de salida tiene una tolerancia de medición de ±7%, mientras que la tolerancia de medición del CRI es de ±2. La CCT se deriva del diagrama de cromaticidad CIE 1931. Es importante señalar que la tabla de mantenimiento del flujo luminoso es solo de referencia.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

El voltaje directo (VF) mide típicamente 3.1V, con un rango de 2.8V (Mín.) a 3.4V (Máx.) a 150mA. La corriente inversa (IR) es un máximo de 10 µA a un voltaje inverso (VR) de 5V. El ángulo de visión (2θ½), definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima, es típicamente de 120°. La resistencia térmica de la unión al punto de soldadura (Rth j-sp) es típicamente de 11 °C/W. El dispositivo tiene una capacidad de soporte de Descarga Electroestática (ESD) de 2000V.

2.3 Límites Absolutos Máximos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Los límites absolutos máximos son: Corriente Directa Continua (IF): 240 mA; Corriente Directa Pulsada (IFP): 300 mA (Ancho de Pulso ≤ 100µs, Ciclo de Trabajo ≤ 1/10); Disipación de Potencia (PD): 816 mW; Voltaje Inverso (VR): 5 V; Temperatura de Operación (Topr): -40°C a +105°C; Temperatura de Almacenamiento (Tstg): -40°C a +105°C; Temperatura de Unión (Tj): 125 °C; Temperatura de Soldadura (Tsld): 230°C o 260°C durante 10 segundos. Se debe tener cuidado de asegurar que la disipación de potencia no exceda el límite absoluto máximo.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Distribución Espectral y Angular

La distribución espectral de potencia relativa (Fig. 1) define las características de color del LED Blanco Frío. La distribución del ángulo de visión (Fig. 2) muestra el patrón de haz típico de 120°, confirmando el perfil de emisión Lambertiano o casi Lambertiano común para este tipo de encapsulado.

3.2 Características de Corriente Directa

La relación entre la corriente directa y el flujo luminoso relativo (Fig. 3) muestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero eventualmente se saturará y degradará a corrientes más altas debido a efectos térmicos. La curva de voltaje directo vs. corriente directa (Fig. 4) demuestra el comportamiento exponencial característico del diodo, con VF aumentando logarítmicamente con IF.

3.3 Dependencia de la Temperatura

El desplazamiento de las coordenadas de cromaticidad CIE (x, y) con la temperatura ambiente (Fig. 5) es crítico para aplicaciones sensibles al color, mostrando cómo puede derivar el punto blanco. El flujo luminoso relativo disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (Fig. 6), una consideración clave para el diseño de gestión térmica. De manera similar, el voltaje directo típicamente disminuye al aumentar la temperatura (Fig. 7).

3.4 Desclasificación y Corriente Máxima

La Figura 8 ilustra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente para dos valores diferentes de resistencia térmica unión-ambiente (Rth j-a): 30°C/W y 35°C/W. Este gráfico es esencial para determinar la corriente de operación segura en un entorno térmico dado. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de 85°C con Rth j-a=35°C/W, la corriente máxima se reduce significativamente respecto al máximo absoluto de 240mA.

4. Estructura de Bins de Color

Los LED se clasifican en bins según sus coordenadas de cromaticidad para garantizar la consistencia del color dentro de una aplicación. La Figura 9 muestra el diagrama de cromaticidad CIE 1931 con la estructura de bins definida. La Tabla 5 proporciona una descripción detallada de los códigos de bin. La incertidumbre de medición para las coordenadas de color es de ± 0.007. Todo el binning se realiza en condiciones estándar (IF=150mA, Ta=25°C).

5. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es muy adecuado para una variedad de aplicaciones de iluminación general debido a su equilibrio entre eficiencia, costo y calidad. La hoja de datos menciona específicamente las Luces de Conducción Diurna (DRL). Otras aplicaciones potenciales incluyen iluminación interior (bombillas, tubos, paneles), iluminación arquitectónica, señalización y retroiluminación para pantallas donde se desee una temperatura de color blanco frío.

5.2 Gestión Térmica

Una gestión térmica efectiva es primordial para lograr el rendimiento nominal y la longevidad. La resistencia térmica típica de 11 °C/W desde la unión al punto de soldadura significa que el diseño del PCB debe proporcionar una ruta de baja impedancia térmica hacia el ambiente. Se recomienda el uso de vías térmicas apropiadas, área de cobre y posiblemente un PCB de núcleo metálico (MCPCB) para operación a alta corriente o alta temperatura ambiente. Consulte siempre la curva de desclasificación (Fig. 8) para seleccionar la corriente de conducción apropiada.

5.3 Consideraciones de Conducción Eléctrica

Se recomienda encarecidamente un controlador de corriente constante sobre una fuente de voltaje constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El controlador debe seleccionarse para operar dentro del rango de corriente especificado (hasta 240mA continuos). La variación del voltaje directo (2.8V a 3.4V) debe tenerse en cuenta en el voltaje de cumplimiento del controlador. Para operación pulsada (IFP), se requiere una estricta adherencia a los límites de ancho de pulso (≤100µs) y ciclo de trabajo (≤1/10).

5.4 Soldadura y Manipulación

El dispositivo es compatible con perfiles de soldadura por reflujo sin plomo. La temperatura máxima de soldadura es de 230°C o 260°C durante 10 segundos. Se deben seguir las pautas estándar IPC/JEDEC J-STD-020 para sensibilidad a la humedad y perfiles de reflujo. Se deben observar las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación y el ensamblaje, ya que el dispositivo está clasificado para 2000V HBM.

6. Comparación y Diferenciación

En comparación con los LED de potencia media tradicionales en encapsulados plásticos, el encapsulado EMC ofrece un rendimiento térmico superior y resistencia al amarilleamiento por exposición a los UV, lo que conduce a un mejor mantenimiento del flujo luminoso y una vida útil más larga. La huella 3030 proporciona una almohadilla térmica más grande que los encapsulados más pequeños (por ejemplo, 2835), permitiendo una mayor disipación de potencia (hasta 0.8W) manteniendo un factor de forma moderado. El CRI especificado de 70+ ofrece una mejor calidad de color que muchos LED de potencia media estándar, haciéndolo adecuado para aplicaciones donde la reproducción cromática es una consideración.

7. Preguntas Frecuentes (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. Principios de Funcionamiento y Tendencias

8.1 Principio Básico de Funcionamiento

Esta es una fuente de luz de estado sólido basada en un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo, los electrones y los huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en InGaN para LED azules/blancos), liberando energía en forma de fotones (luz). La luz blanca fría se genera por la combinación de un chip LED azul y un recubrimiento de fósforo. La luz azul del chip excita los fósforos amarillos (y a veces rojos/verdes), y la mezcla de luz azul y amarilla se percibe como blanca.

8.2 Tendencias de la Industria

El segmento de LED de potencia media, particularmente en encapsulados como 3030 y 2835, continúa siendo una fuerza dominante en la iluminación general debido a su excelente relación costo-rendimiento. Las tendencias incluyen mejoras continuas en la eficacia luminosa (lm/W) a través de avances en la tecnología de chips y fósforos, el impulso hacia un CRI más alto y una mejor consistencia de color (binning más estricto), y el desarrollo de encapsulados con una resistencia térmica aún menor para permitir corrientes de conducción y densidades de potencia más altas desde la misma huella. El movimiento hacia EMC y otros materiales de encapsulado de alto rendimiento desde plásticos estándar es una tendencia clara para una mayor fiabilidad en aplicaciones exigentes.