Hoja de Datos Técnicos LED de Potencia Media 3030 - Tamaño 3.0x3.0mm - Voltaje 5.0-5.4V - Potencia 1.2W - Blanco Frío/Neutro/Cálido - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una serie de LEDs de potencia media que utilizan un factor de forma 3030 (3.0mm x 3.0mm) y un encapsulado avanzado EMC (Compuesto de Moldeo Epóxico). La serie está diseñada para ofrecer un equilibrio óptimo entre eficiencia luminosa, fiabilidad y rentabilidad, lo que la convierte en una opción líder en el segmento de potencia media. La filosofía de diseño central se centra en la gestión térmica y el rendimiento óptico, permitiendo operar con niveles de potencia de hasta 1.5W.

Los mercados objetivo principales para esta serie de LED incluyen soluciones de iluminación de renovación diseñadas para reemplar lámparas incandescentes o fluorescentes tradicionales, iluminación general para espacios residenciales y comerciales, retroiluminación para señalización interior y exterior, y aplicaciones de iluminación arquitectónica o decorativa donde tanto el rendimiento como la calidad estética son primordiales.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

3.1 Clasificación por Color (CCT)

Los LEDs se clasifican meticulosamente en compartimentos de color precisos basándose en sus coordenadas de cromaticidad en el diagrama CIE 1931. La estructura de clasificación para CCTs entre 2600K y 7000K sigue el estándar Energy Star, garantizando la consistencia del color dentro de un área definida. Cada código de color (ej., 27M5, 30M5) corresponde a un punto central específico (coordenadas x, y) y un área de tolerancia elíptica definida por ejes mayor/menor (a, b) y un ángulo (φ). La incertidumbre de medición para las coordenadas de color es de ±0.007.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

Además del color, los LEDs se clasifican adicionalmente por su salida de flujo luminoso en la corriente de prueba estándar. Los rangos de flujo se designan mediante códigos (ej., 2E, 2F, 2G, 2H), cada uno representando un rango específico de lúmenes (ej., 122-130 lm, 130-139 lm). Esta clasificación bidimensional (color y flujo) permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan tanto los requisitos de cromaticidad como de brillo de su aplicación, asegurando uniformidad en el producto de iluminación final.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Características IV y de Flujo Luminoso

La Figura 3 ilustra la relación entre la corriente directa y el flujo luminoso relativo. La salida es sub-lineal; aumentar la corriente más allá del rango recomendado de 25-30mA produce rendimientos decrecientes en la salida de luz mientras aumenta significativamente la generación de calor y el estrés en el dispositivo. La Figura 4 muestra la curva de voltaje directo versus corriente, que es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente apropiado.

4.2 Dependencia de la Temperatura

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Distribución Espectral y del Ángulo de Visión

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Guías de Montaje y Manipulación

5.1 Soldadura por Reflujo

Estos LEDs son compatibles con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. El perfil de temperatura máxima de soldadura no debe exceder los 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos, como se especifica en las clasificaciones absolutas máximas. Es imperativo seguir el perfil de reflujo recomendado por el fabricante para evitar choques térmicos o daños al encapsulado EMC y a la unión interna del chip.

5.2 Almacenamiento y Manipulación

El rango de temperatura de almacenamiento recomendado es de -40°C a +85°C. Para prevenir la absorción de humedad, que puede causar el efecto "palomita" durante el reflujo, los LEDs deben almacenarse en un ambiente seco, típicamente en bolsas selladas con barrera de humedad y desecante. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante la manipulación, ya que los dispositivos tienen un voltaje de resistencia ESD de 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Gestión Térmica

Un disipador de calor efectivo es el factor más importante para lograr el rendimiento nominal y la longevidad. La baja resistencia térmica de unión a punto de soldadura de 11 °C/W solo es efectiva si el diseño de la PCB y del sistema facilita la disipación de calor. Se recomienda encarecidamente el uso de PCBs de núcleo metálico (MCPCBs) o placas con vías térmicas adecuadas para aplicaciones que operen en o cerca de la corriente/potencia máxima. Se debe utilizar la curva de reducción de potencia (Fig. 8) para determinar la corriente de operación segura para el entorno térmico real de la aplicación.

6.2 Conducción Eléctrica

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Integración Óptica

El amplio ángulo de visión de 110 grados hace que estos LEDs sean adecuados para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y uniforme sin ópticas secundarias. Para iluminación direccional, se pueden usar ópticas primarias apropiadas (lentes) o reflectores. El alto CRI (≥80) los hace excelentes para iluminación minorista, iluminación de tareas y otros entornos donde la percepción precisa del color es importante.

7. Comparativa Técnica y Ventajas

El diferenciador clave de esta serie 3030 EMC radica en su tecnología de encapsulado. En comparación con los plásticos tradicionales PPA (Poliftalamida) o PCT, el material EMC ofrece una conductividad térmica superior, mayor resistencia a la temperatura y mejor resistencia al amarilleamiento y degradación por exposición a UV y calor. Esto se traduce en un rendimiento óptico más estable a lo largo de la vida útil del LED, manteniendo tanto la salida de lúmenes como el punto de color mejor que las alternativas con encapsulado plástico.

La combinación del robusto encapsulado EMC, la alta eficiencia luminosa y la precisa clasificación multidimensional proporciona una ventaja significativa en aplicaciones que demandan alta fiabilidad, larga vida y calidad consistente, como luminarias comerciales y señalización exterior.

8. Preguntas Frecuentes (FAQs)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Principios Técnicos y Tendencias

10.1 Principio de Funcionamiento

Estos LEDs se basan en tecnología de semiconductores. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). Los materiales específicos y la estructura de las capas semiconductoras determinan la longitud de onda (color) de la luz emitida. Se aplica un recubrimiento de fósforo al chip emisor de luz azul para convertir una parte de la luz azul en longitudes de onda más largas, creando el amplio espectro de luz blanca con el CCT y CRI deseados.

10.2 Tendencias de la Industria

El segmento de LEDs de potencia media continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (lúmenes por vatio) y una fiabilidad mejorada a puntos de costo competitivos. Las tendencias clave incluyen la adopción generalizada de EMC y otros materiales de encapsulado similares a la cerámica para un mejor rendimiento térmico y longevidad. También hay un fuerte enfoque en mejorar la calidad y consistencia del color, con estándares de clasificación más estrictos y opciones de CRI más altas volviéndose comunes. Además, la integración de controladores y la capacidad de control inteligente son cada vez más importantes para los sistemas de iluminación de próxima generación. La plataforma 3030 EMC representa una solución madura y optimizada dentro de estos desarrollos continuos de la industria.