Hoja de Datos LED 3030 de Potencia Media - 3.0x3.0mm - 2.0-2.4V - 0.35W - Rojo/Amarillo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 3030 representa una solución LED de potencia media diseñada para aplicaciones de iluminación de alta eficiencia y rentabilidad. Esta familia de productos utiliza una tecnología de encapsulado EMC (Compuesto de Moldeo Epóxico), que contribuye a su excelente rendimiento térmico y fiabilidad. Los objetivos principales de diseño son ofrecer un alto flujo luminoso y eficacia (lm/W) manteniendo un coste competitivo por lumen (lm/$), lo que la hace adecuada para una amplia gama de usos en iluminación automotriz y general.

1.1 Características y Ventajas

• Alto Flujo Luminoso y Eficacia:Diseñado para proporcionar un flujo luminoso superior, permitiendo soluciones de iluminación más brillantes y energéticamente eficientes.
• Diseñado para Operación a Alta Corriente:Capaz de un rendimiento estable a corrientes de conducción elevadas, ofreciendo flexibilidad de diseño.
• Baja Resistencia Térmica:El encapsulado EMC y la ruta térmica eficiente (Rth j-sp tan baja como 14 °C/W) aseguran una disipación de calor efectiva, lo cual es crítico para mantener la longevidad del LED y la estabilidad del color.
• Aplicación de Soldadura por Reflujo sin Plomo:Compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo, facilitando la integración en líneas de montaje automatizadas.

1.2 Aplicaciones Principales

Esta serie LED es especialmente adecuada para iluminación de señalización automotriz y varias aplicaciones indicadoras debido a sus opciones de color y perfil de rendimiento.

• Luz de Giro
• Luz de Frenado Central Montada en Alto (CHMSL)
• Luz de Freno
• Luz de Señal
• Luz Trasera

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Todos los parámetros se especifican en una condición de prueba de Corriente Directa (IF) = 150 mA, Temperatura Ambiente (Ta) = 25°C y Humedad Relativa (HR) = 60% salvo que se indique lo contrario. Deben considerarse las tolerancias de medición para los márgenes de diseño.

2.1 Características Electro-Ópticas

Las métricas de rendimiento central definen la salida de luz y el comportamiento eléctrico básico en condiciones operativas estándar.

• Flujo Luminoso Típico:19 lm para las variantes Roja y Amarilla a 150 mA. El valor mínimo garantizado es de 17 lm. Nótese que la tabla de flujo luminoso es de referencia, y las mediciones reales tienen una tolerancia de ±7%.
• Longitud de Onda Dominante (WD):Rojo: 620-630 nm; Amarillo: 585-595 nm. Esto define el color percibido del LED.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):Un valor típico de 120°, indicando un patrón de haz amplio adecuado para iluminación de área y señalización.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Estos parámetros son cruciales para el diseño del driver y la gestión térmica.

• Tensión Directa (VF):Rojo: Típ. 2.0V, Máx. 2.4V; Amarillo: Típ. 2.2V, Máx. 2.4V a 150 mA. La tolerancia es de ±0.08V.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 10 µA a una Tensión Inversa (VR) de 5V.
• Resistencia Térmica, Unión a Punto de Soldadura (Rth j-sp):Rojo: 14 °C/W; Amarillo: 16 °C/W. Este valor bajo es clave para gestionar la temperatura de unión.
• Inmunidad a Descarga Electroestática (ESD):Resiste 8000V (Modelo de Cuerpo Humano), indicando una buena robustez de manejo.

2.3 Límites Absolutos Máximos

Exceder estos límites puede causar daño permanente al dispositivo. La operación siempre debe permanecer dentro de estos límites.

• Corriente Directa (IF):Rojo: 350 mA (CC); Amarillo: 240 mA (CC).
• Corriente Directa de Pulso (IFP):Rojo: 400 mA; Amarillo: 300 mA. Condición: Ancho de Pulso ≤ 100 µs, Ciclo de Trabajo ≤ 1/10.
• Disipación de Potencia (PD):Rojo: 840 mW; Amarillo: 624 mW.
• Tensión Inversa (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 (máximo).
• Temperatura de Soldadura (Tsld):260°C durante 10 segundos (o 230°C).

Nota Crítica:Las propiedades del LED pueden degradarse si la operación excede el rango de parámetros especificado. Se debe tener cuidado para asegurar que la disipación de potencia no supere el límite absoluto máximo.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan información sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables, lo cual es esencial para un diseño de sistema robusto.

3.1 Distribución Espectral Relativa

El gráfico espectral (Fig. 1) muestra la característica de emisión de banda estrecha de estos LEDs. El LED Rojo tiene su pico en el rango de 620-630 nm, mientras que el LED Amarillo lo tiene en el rango de 585-595 nm. Esta información es vital para aplicaciones sensibles al color.

3.2 Características de Corriente Directa

Flujo Luminoso vs. Corriente (Fig. 2):El flujo luminoso relativo aumenta con la corriente directa pero eventualmente se saturará. Operar en o por debajo de la corriente recomendada asegura una eficiencia y vida útil óptimas.

Tensión Directa vs. Corriente (Fig. 3):La curva V-I muestra el comportamiento típico del diodo. La tensión aumenta logarítmicamente con la corriente. Esta curva es necesaria para diseñar drivers de corriente constante.

3.3 Características de Dependencia de la Temperatura

Flujo Luminoso vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):La salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción de capacidad debe tenerse en cuenta en el diseño térmico para mantener una salida de luz consistente.

Tensión Directa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 5):La tensión directa típicamente disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo). Esto puede usarse en algunos circuitos de detección de temperatura.

Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente (Fig. 6):Esta curva de reducción de capacidad es quizás la más crítica para la fiabilidad. Muestra la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente (asumiendo una resistencia térmica unión-ambiente, Rθj-a, de 40°C/W). Por ejemplo, la corriente del LED Rojo debe reducirse de 350 mA a ~81°C a unos 104 mA a 105°C ambiente. Ignorar esta curva conlleva el riesgo de sobrecalentamiento y una rápida depreciación del lumen.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para asegurar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins). Los diseñadores deben especificar los códigos de lote requeridos.

4.1 Clasificación por Longitud de Onda (Color)

La longitud de onda dominante se clasifica en rangos específicos (bins) con una tolerancia de medición de ±1 nm.

• Rojo:Bin 1: 620-625 nm; Bin 2: 625-630 nm.
• Amarillo:Bin 1: 585-590 nm; Bin 2: 590-595 nm.

4.2 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se agrupan según su salida de luz a 150 mA, con una tolerancia de medición de ±7%.

• Código AG:14 lm a 18 lm
• Código AH:18 lm a 22 lm
• Código AJ:22 lm a 26 lm

El valor típico de 19 lm se encuentra dentro del bin AH.

4.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa también se clasifica para ayudar en el diseño del driver para una distribución de corriente consistente en matrices de múltiples LEDs. La tolerancia de medición es de ±0.08V. Los códigos y rangos específicos de los bins de tensión (ej., V1, V2) se definen en la tabla completa de la hoja de datos (Tabla 7), categorizando el rango típico de 2.0V-2.4V.

5. Guías de Aplicación y Diseño

5.1 Gestión Térmica

Un disipador de calor efectivo es imprescindible. Utilice el valor de resistencia térmica (Rth j-sp) para calcular el aumento de la temperatura de unión (Tj) por encima de la temperatura del punto de soldadura. La fórmula es: ΔTj = PD * Rth j-sp. Asegúrese de que Tj permanezca siempre por debajo de 125°C, preferiblemente más baja para una vida útil máxima. La curva de reducción de capacidad (Fig. 6) proporciona una guía directa para los límites de corriente basados en la temperatura ambiente.

5.2 Conducción Eléctrica

Estos LEDs deben ser alimentados por una fuente de corriente constante, no por una fuente de tensión constante. El driver debe diseñarse para suministrar la corriente requerida (ej., 150 mA) acomodando el rango del bin de tensión directa y su coeficiente de temperatura negativo. Considere implementar protección contra sobre-temperatura para reducir la corriente si el sistema se sobrecalienta.

5.3 Soldadura y Manipulación

Siga el perfil de reflujo recomendado con una temperatura máxima de 260°C durante 10 segundos. Evite el estrés mecánico en el encapsulado. Observe las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación y el montaje, según lo especificado por la clasificación de 8000V HBM.

6. Comparación Técnica y Consideraciones

El encapsulado 3030 EMC ofrece un equilibrio entre los encapsulados PLCC de menor coste pero térmicamente limitados y los encapsulados cerámicos de mayor potencia pero más caros. Su diferenciador clave es el rendimiento térmico mejorado del material EMC sobre los plásticos estándar, permitiendo corrientes de conducción más altas y un mejor mantenimiento del flujo luminoso en comparación con los LEDs de potencia media tradicionales. Al seleccionar un bin, considere el equilibrio entre una consistencia de color más estricta (bins más estrechos) y el coste/disponibilidad potencial.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

7.1 ¿Puedo alimentar este LED a 300 mA?

Alimentar el LED Rojo a 300 mA excede su límite absoluto máximo de corriente continua de 350 mA pero está por debajo del límite de pulso. Aunque inicialmente podría producir más luz, aumentará significativamente la temperatura de unión, conduciendo a una rápida depreciación del lumen, cambio de color y reducción de la vida útil. No se recomienda para operación continua. Consulte siempre la curva de reducción de capacidad (Fig. 6) para la corriente de operación segura a su temperatura ambiente específica.

7.2 ¿Por qué es importante la especificación de resistencia térmica?

La resistencia térmica (Rth j-sp) cuantifica la facilidad con la que el calor fluye desde la unión del LED (el punto caliente) hasta el punto de soldadura en su placa. Un valor más bajo (como 14 °C/W) significa que el calor se elimina más eficientemente. Esto controla directamente la temperatura de unión, que es el factor principal que afecta la vida útil, eficiencia y estabilidad del color del LED. Una mala gestión térmica es la causa más común de fallo prematuro del LED.

7.3 ¿Qué significa la tolerancia de ±7% en el flujo luminoso para mi diseño?

Significa que un LED del bin AH (18-22 lm) podría medir tan bajo como 16.7 lm (18 lm * 0.93) o tan alto como 23.5 lm (22 lm * 1.07) en su sistema, incluso si está correctamente clasificado. Por lo tanto, su diseño óptico debe tener suficiente margen para acomodar esta variación y asegurar que el producto final cumpla con sus especificaciones de brillo.

8. Principio de Funcionamiento y Tendencias Tecnológicas

8.1 Principio Básico de Funcionamiento

Este LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su umbral característico, los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición material específica de las capas semiconductoras determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. El encapsulado EMC sirve para proteger el delicado chip, proporcionar una lente primaria para dar forma al haz de luz y ofrecer una ruta térmica robusta para disipar el calor.

8.2 Tendencias de la Industria

El segmento de LEDs de potencia media continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (lm/W) y una fiabilidad mejorada a costes competitivos. Las tendencias incluyen la adopción de tecnologías avanzadas de fósforo para LEDs blancos, un mayor refinamiento de los materiales de encapsulado EMC y otros para una mejor resistencia térmica y a la humedad, y la integración de un rendimiento más consistente a nivel de chip. La búsqueda de la miniaturización y una mayor densidad en los módulos de iluminación también impulsa encapsulados que puedan entregar más luz desde una huella más pequeña con excelentes características térmicas, una tendencia ejemplificada por encapsulados como el 3030.