Hoja de Datos del LED de Potencia Media SMD 67-24ST - Paquete 3.50x3.50x2.00mm - Voltaje 72V máx. - Corriente 15mA - Luz Blanca - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 67-24ST es un LED de potencia media de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones de iluminación general. Utiliza un paquete PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas), ofreciendo un factor de forma compacto con dimensiones aproximadas de 3.50mm x 3.50mm x 2.00mm. El color principal emitido es blanco, disponible en varias temperaturas de color correlacionadas (CCT), incluyendo variantes de blanco frío, blanco neutro y blanco cálido. La resina de encapsulado es transparente. Las ventajas clave de este LED incluyen alta eficacia luminosa, excelente índice de reproducción cromática (CRI), bajo consumo de energía y un ángulo de visión muy amplio de 120 grados, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren iluminación uniforme.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

Los principales parámetros electro-ópticos se miden a una corriente directa estándar (I_F) de 15mA y una temperatura del punto de soldadura (T_soldadura) de 25°C.

• Flujo Luminoso (Φ):El flujo luminoso mínimo de salida varía según la variante del producto, oscilando entre 160 lúmenes y 175 lúmenes, con una tolerancia típica de ±11%.
• Voltaje Directo (V_F):El voltaje directo máximo se especifica en 72.0V, con un rango de operación típico y una tolerancia de ±0.1V.
• Índice de Reproducción Cromática (Ra/CRI):Esta serie de productos ofrece un CRI mínimo de 80, con una tolerancia de ±2. Valores de CRI más altos indican una mejor fidelidad de color de los objetos iluminados.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo de media intensidad es de 120 grados, proporcionando un patrón de emisión muy amplio.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. La operación debe mantenerse dentro de estos límites.

• Corriente Directa (I_F):15 mA (continua).
• Corriente Directa Pico (I_FP):20 mA (pulsada, ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10ms).
• Disipación de Potencia (P_d):1080 mW.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Unión (T_j):115°C (máxima).

2.3 Características Térmicas

Una gestión térmica efectiva es crucial para el rendimiento y la longevidad del LED.

• Resistencia Térmica (R_{th J-S}):La resistencia térmica unión-punto de soldadura es de 17°C/W. Este parámetro es crítico para calcular el aumento de temperatura de la unión basado en la potencia disipada y el diseño térmico del PCB.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto utiliza un sistema de clasificación integral para garantizar la consistencia del color y el rendimiento.

3.1 Temperatura de Color (CCT) y Clasificación de Cromaticidad

Los LED se clasifican según la temperatura de color correlacionada (CCT) en un sistema de elipse MacAdam de 5 pasos, asegurando una estrecha consistencia de color. Las clasificaciones de CCT disponibles incluyen 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K y 6500K. Las coordenadas de cromaticidad (Cx, Cy) para cada clasificación se proporcionan con una tolerancia de ±0.01 en el diagrama CIE 1931.

3.2 Clasificación del Flujo Luminoso

Luminous flux is categorized into bins denoted by codes like 160L5, 165L5, up to 185L5. Each bin specifies a minimum and maximum luminous output range (e.g., 160L5: 160-165 lm) under the standard test condition of I_F=15mA.

3.3 Clasificación del Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en tres categorías: 660T (66-68V), 680T (68-70V) y 700T (70-72V). Esto ayuda en el diseño de circuitos controladores con requisitos de voltaje apropiados.

3.4 Índice de Reproducción Cromática (CRI)

El CRI se indica mediante un código de una letra en el número de parte (ej., 'K' para CRI ≥80). Otros códigos potenciales incluyen M (60), N (65), L (70), Q (75), P (85) y H (90).

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas características esenciales para el diseño.

4.1 Voltaje Directo vs. Temperatura de Unión

La Figura 1 muestra el cambio del voltaje directo en relación con la temperatura de unión. El voltaje directo típicamente tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto debe considerarse en el diseño de controladores de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 2 ilustra la relación entre la salida luminosa relativa y la corriente directa. La salida es generalmente lineal dentro del rango de operación recomendado, pero se saturará a corrientes más altas.

4.3 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión

La Figura 3 describe cómo la salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Mantener una baja temperatura de unión es vital para maximizar la salida de luz y la vida útil.

4.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

La Figura 4 proporciona la curva característica IV típica, fundamental para determinar el punto de operación y el consumo de energía.

4.5 Corriente de Conducción Máxima vs. Temperatura de Soldadura

La Figura 5 es una curva de reducción de potencia que muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura del punto de soldadura, basada en la resistencia térmica (R_{th j-s}=17°C/W). Este gráfico es crítico para asegurar que la temperatura de unión no exceda su valor máximo nominal bajo diferentes condiciones de operación.

4.6 Patrón de Radiación

La Figura 6 muestra el diagrama de radiación espacial (intensidad), confirmando el amplio ángulo de visión de 120 grados con una distribución casi Lambertiana.

4.7 Distribución Espectral

Se proporciona un gráfico típico de distribución espectral de potencia, mostrando el perfil de emisión del LED blanco convertido por fósforo, importante para el análisis de calidad de color.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dibujo mecánico detallado especifica las dimensiones del paquete PLCC-2. Las medidas clave incluyen un tamaño de cuerpo de 3.50mm ± 0.05mm en largo y ancho, y una altura de 2.00mm ± 0.05mm. El dibujo también muestra el perfil de la lente y los detalles del marco de pistas.

5.2 Diseño de Pads e Identificación de Polaridad

Se proporciona el patrón de pads de soldadura recomendado (land pattern) para asegurar la formación adecuada de la junta de soldadura y la estabilidad mecánica. La polaridad está claramente marcada en el paquete mismo y en el diagrama; el ánodo (+) y el cátodo (-) deben identificarse correctamente durante el montaje para evitar polarización inversa.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El LED es adecuado para procesos de soldadura por reflujo. La temperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C durante 10 segundos. El perfil de temperatura debe cumplir con las pautas estándar IPC/JEDEC para dispositivos sensibles a la humedad.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 350°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a 3 segundos por pad para prevenir daños térmicos al paquete plástico y al chip del LED.

6.3 Sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD)

El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. Deben observarse precauciones adecuadas contra ESD, como el uso de estaciones de trabajo y pulseras conectadas a tierra, durante el manejo y montaje.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Explicación del Número de Producto

El número de parte sigue una estructura específica:67-24ST/KKE-5MXXXXX720U1/2T.

• 67-24ST/: Código base del paquete.
• K: Índice CRI (ej., K=80 Mín.).
• KE-5M: Serie de código interno.
• XXX: Tres dígitos que representan CCT (ej., 650 para 6500K).
• XXX: Tres dígitos que representan el flujo luminoso mínimo en lúmenes (ej., 175).
• 720: Índice de voltaje directo (72.0V máx.).
• U1: Índice de corriente directa (I_F=15mA).
• 2T: Cantidad por carrete (ej., 2000 piezas).

Ejemplo: 67-24ST/KKE-5M65175720U1/2T se decodifica como CRI 80 Mín., CCT 6500K, Flujo 175 lm mín., V_F72.0V máx., I_F 15mA.

7.2 Lista de Producción en Masa

Una tabla enumera los productos estándar disponibles con sus valores específicos de CCT, CRI mínimo y flujo luminoso mínimo, proporcionando una guía de selección rápida para requisitos comunes.

7.3 Cantidad por Empaque

Los dispositivos se suministran típicamente en cinta y carrete. El sufijo "2T" en el número de parte indica una cantidad estándar por carrete, comúnmente 2000 piezas por carrete para este tipo de paquete, facilitando el montaje automatizado pick-and-place.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación General:Ideal para bombillas LED, tubos y paneles debido a su alta eficacia y buen CRI.
• Iluminación Decorativa y de Entretenimiento:Adecuado para iluminación de acento, señalización e iluminación escénica que se beneficia del amplio ángulo de visión.
• Indicadores e Iluminación:Puede usarse para retroiluminación, indicadores de estado e iluminación de interruptores.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Dada la disipación de potencia (hasta ~1W) y la resistencia térmica, se recomienda un PCB diseñado adecuadamente con suficiente área de cobre o una placa de núcleo metálico para mantener baja la temperatura de unión, asegurando una larga vida y una salida de luz estable.
• Selección del Controlador:Un controlador de corriente constante es obligatorio. El controlador debe estar clasificado para el alto voltaje directo (hasta 72V) y proporcionar una salida estable de 15mA. Considere el coeficiente de temperatura negativo de V_Fen el diseño del controlador.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de haz de 120 grados reduce la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones de iluminación difusa, pero debe considerarse al diseñar para patrones de haz específicos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque la hoja de datos no proporciona una comparación directa con otros productos, se pueden inferir características diferenciadoras clave de este LED:

• Configuración de Alto Voltaje:El voltaje directo inusualmente alto (72V máx.) sugiere que el paquete probablemente contiene múltiples chips LED conectados en serie internamente. Esto reduce los requisitos de corriente para un nivel de potencia dado, lo que puede simplificar el diseño del controlador en algunos escenarios al minimizar las pérdidas resistivas (I²R).
• Rendimiento Equilibrado:Ofrece una combinación de buen flujo luminoso, alto CRI (≥80) y un ángulo de visión muy amplio en un paquete PLCC-2 estándar, convirtiéndolo en una opción versátil para iluminación general orientada a la calidad.
• Cumplimiento Normativo:El cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué el voltaje directo es tan alto (72V)?

Esto indica que el paquete integra múltiples uniones semiconductoras de LED conectadas en serie. Por ejemplo, si cada unión tiene un voltaje directo típico de ~3V, aproximadamente 24 uniones estarían conectadas en serie para alcanzar ~72V. Esta configuración permite operar a una corriente más baja (15mA) para una potencia dada, lo que puede ser ventajoso para la eficiencia del controlador y la gestión térmica.

10.2 ¿Cómo selecciono la clasificación correcta de CCT y flujo?

Utilice la Lista de Producción en Masa y la explicación del código de clasificación. Elija la CCT (ej., 3000K para blanco cálido) basándose en el ambiente de la aplicación. Seleccione la clasificación de flujo según la salida de luz requerida, teniendo en cuenta la tolerancia de ±11%. Para un color consistente, asegúrese de que todos los LED en un luminario sean de la misma clasificación de CCT y CRI.

10.3 ¿Cuál es el impacto de la temperatura de unión en el rendimiento?

Como se muestra en las curvas, temperaturas de unión más altas conducen a una reducción en la salida de luz (depreciación de lúmenes) y un cambio en el voltaje directo. Exceder la temperatura máxima de unión (115°C) acortará drásticamente la vida útil del LED. Un disipador de calor adecuado es esencial.

10.4 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

No.Los LED son dispositivos controlados por corriente. Una fuente de voltaje constante conduciría a un flujo de corriente no controlado, potencialmente excediendo el valor máximo absoluto y causando una falla inmediata. Siempre utilice un controlador de corriente constante o un circuito que limite activamente la corriente.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Módulo LED Lineal para Iluminación de Oficinas.

Un ingeniero está diseñando un reemplazo de tubo LED de 2 pies. El objetivo de diseño es 2000 lúmenes con una CCT de 4000K y un CRI >80. Usando la variante 67-24ST/KKE-5M40175720U1/2T (4000K, 175 lm mín.):

1. Cálculo de Cantidad:Flujo objetivo / Flujo mínimo por LED = 2000 / 175 ≈ 11.4 LED. Usar 12 LED proporciona un margen de diseño.
2. Diseño Eléctrico:Los 12 LED se conectarán en serie. Voltaje directo total: 12 * ~70V (típico) = ~840V. Esto requiere un controlador de corriente constante de alto voltaje capaz de suministrar 15mA a >840V. Alternativamente, podrían organizarse en combinaciones serie-paralelo para reducir el requisito de voltaje, pero la coincidencia de corriente entre ramas paralelas debe gestionarse cuidadosamente.
3. Diseño Térmico:Disipación de potencia total: 12 LED * (70V * 0.015A) ≈ 12.6W. El PCB debe diseñarse como un sustrato de aluminio (MCPCB) para transferir efectivamente el calor desde el punto de soldadura al ambiente, manteniendo T_jmuy por debajo de 115°C.
4. Diseño Óptico:El ángulo de haz nativo de 120 grados es adecuado para proporcionar iluminación difusa y sin deslumbramiento en un troffer de oficina sin lentes adicionales.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es un LED blanco convertido por fósforo. El núcleo es un chip semiconductor, típicamente basado en nitruro de galio e indio (InGaN), que emite luz en el espectro azul o ultravioleta cuando está polarizado en directa. Esta luz primaria es luego parcialmente absorbida por una capa de fósforo depositada sobre o alrededor del chip. El fósforo re-emite luz en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo). La combinación de la luz azul restante y la emisión de espectro amplio del fósforo resulta en la percepción de luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI) de la salida de luz blanca final. El paquete PLCC-2 proporciona protección mecánica, aloja el marco de pistas para la conexión eléctrica e incorpora una lente moldeada que da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión especificado.

13. Tendencias de Desarrollo

La evolución de los LED de potencia media como el 67-24ST sigue varias tendencias clave de la industria:

• Mayor Eficacia (lm/W):Las mejoras continuas en la tecnología de chips, la eficiencia del fósforo y el diseño del paquete impulsan continuamente una mayor salida de luz por vatio eléctrico, reduciendo el consumo de energía para el mismo nivel de luz.
• Calidad de Color Mejorada:Existe un fuerte impulso del mercado hacia valores de CRI más altos (90+), especialmente para aplicaciones donde la reproducción precisa del color es crítica, como minoristas, museos y atención médica. La mejora de la consistencia del color (clasificación más estrecha) también es un enfoque.
• Fiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Los avances en materiales (ej., fósforos más estables, encapsulantes robustos) y diseños de gestión térmica apuntan a extender la vida útil operativa y reducir la depreciación de lúmenes con el tiempo.
• Miniaturización y Mayor Densidad:Si bien el PLCC-2 sigue siendo popular, existe una tendencia hacia paquetes más pequeños y paquetes a escala de chip (CSP) que permiten una mayor densidad de píxeles en aplicaciones como muros de video e iluminación lineal de paso más fino.
• Iluminación Inteligente y Ajustable:La integración con sistemas de control para atenuación y ajuste de color (CCT ajustable de blanco cálido a frío) se está volviendo más común, aunque esto típicamente requiere LED multicanal o múltiples LED de un solo color.