Hoja de Datos de LED Monocromático Serie T3C 3030 - Tamaño 3.0x3.0mm - Voltaje 1.8-3.6V - Potencia 1.04-1.44W - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La Serie T3C representa una línea de diodos emisores de luz (LED) monocromáticos de alto rendimiento, diseñados para aplicaciones de iluminación general y especializada. El modelo principal tratado en este documento es la variante con encapsulado 3030, caracterizada por su factor de forma compacto y su robusto diseño de gestión térmica. Estos LED están diseñados para ofrecer una alta salida de flujo luminoso manteniendo una operación confiable en condiciones exigentes.

Las ventajas principales de esta serie incluyen un diseño de encapsulado mejorado térmicamente que mejora la disipación de calor, una alta capacidad de corriente que permite un brillo superior y un amplio ángulo de visión que asegura una distribución de luz uniforme. El producto es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo y cumple con los estándares ambientales RoHS, lo que lo hace adecuado para la fabricación electrónica moderna.

El mercado objetivo para estos LED es amplio, abarcando soluciones de iluminación interior, proyectos de renovación para reemplazar fuentes de luz antiguas, propósitos de iluminación general e iluminación arquitectónica o decorativa donde se requieren colores monocromáticos específicos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

El rendimiento electro-óptico se especifica a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa (IF) de 350mA. Los parámetros clave varían según el color:

• Voltaje Directo (VF):Varía desde 1.8V (mín., Rojo/Amarillo) hasta 3.6V (máx., Azul). Los valores típicos son 3.4V para Azul, 3.0V para Verde y 2.2V para Rojo/Amarillo. Se aplica una tolerancia de medición de ±0.1V.
• Flujo Luminoso:La salida varía significativamente según el color. Los valores típicos son 20 lm para Azul, 82 lm para Verde y 44 lm para Rojo y Amarillo, con una tolerancia de medición de ±7%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de media intensidad es de 120 grados, proporcionando un patrón de haz amplio.
• Resistencia Térmica (Rth j-sp):Este parámetro, medido desde la unión del LED hasta el punto de soldadura en un MCPCB, es de 17 °C/W para Azul, 15 °C/W para Verde y 10 °C/W para Rojo/Amarillo.
• Descarga Electroestática (ESD):Todos los colores tienen una clasificación de Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 1000V, lo que indica un nivel estándar de protección contra ESD.

2.2 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. Todos los valores se especifican a Tj=25°C.

• Corriente Directa (IF):400 mA (continua).
• Corriente Directa de Pulso (IFP):600 mA, con condiciones de ancho de pulso ≤100μs y ciclo de trabajo ≤1/10.
• Disipación de Potencia (PD):Varía según el color: 1440 mW para Azul, 1360 mW para Verde y 1040 mW para Rojo/Amarillo.
• Voltaje Inverso (VR):5 V.
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Unión (Tj):110 °C (máxima).
• Temperatura de Soldadura (Tsld):Se especifica soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante 10 segundos.

Es crítico que la operación no exceda estos valores, ya que las propiedades del LED pueden degradarse fuera del rango de parámetros especificado.

3. Sistema de Clasificación y Binning

3.1 Clasificación por Longitud de Onda / Color

Los LED se clasifican en bins específicos de longitud de onda a IF=350mA y Tj=25°C, con una tolerancia de medición de ±1nm.

• Azul:455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Verde:520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.
• Rojo:615-620 nm, 620-625 nm, 625-630 nm.
• Amarillo:585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.

3.2 Binning de Flujo Luminoso

La salida de flujo se categoriza en rangos identificados por códigos de letra. Las mediciones son a IF=350mA, Tj=25°C, con una tolerancia de ±7%.

• Azul:AH (18-22 lm), AJ (22-26 lm), AK (26-30 lm).
• Verde:AS (72-80 lm), AT (80-88 lm), AW (88-96 lm), AX (96-104 lm).
• Rojo/Amarillo:AM (37-44 lm), AN (44-51 lm), AP (51-58 lm).

3.3 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo también se clasifica en bins para garantizar consistencia en las características eléctricas, con una tolerancia de ±0.1V.

• Azul/Verde:H3 (2.8-3.0V), J3 (3.0-3.2V), K3 (3.2-3.4V), L3 (3.4-3.6V).
• Rojo/Amarillo:C3 (1.8-2.0V), D3 (2.0-2.2V), E3 (2.2-2.4V), F3 (2.4-2.6V).

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias representaciones gráficas del rendimiento del LED. Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo bajo diferentes condiciones de operación.

• Espectro de Color:Muestra la distribución de potencia espectral para cada color de LED, lo que define su pureza y longitud de onda dominante.
• Corriente Directa vs. Intensidad Relativa:Ilustra cómo la salida de luz escala con el aumento de la corriente de accionamiento, mostrando típicamente una relación sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia.
• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV):Representa la relación exponencial entre corriente y voltaje, crucial para diseñar el circuito de accionamiento correcto.
• Distribución del Ángulo de Visión:Un gráfico polar que muestra el patrón de intensidad espacial, confirmando el ángulo de visión de 120 grados.
• Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo:Demuestra el efecto de extinción térmica, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (y por lo tanto la de unión).
• Temperatura Ambiente vs. Voltaje Directo Relativo:Muestra cómo el voltaje directo cae al aumentar la temperatura, una característica de la unión semiconductor.
• Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente:Una curva de reducción de potencia que especifica la corriente continua máxima permitida a una temperatura ambiente dada para evitar exceder la temperatura de unión máxima.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado de montaje superficial (SMD) 3030. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de 3.00 mm x 3.00 mm. La altura del encapsulado es aproximadamente 1.43 mm desde la superficie de la placa. Las almohadillas de soldadura (patrón de pistas) están diseñadas para un montaje confiable, con dimensiones específicas para las almohadillas del ánodo y cátodo para asegurar la formación adecuada del filete de soldadura. La polaridad está claramente marcada, típicamente con un indicador de cátodo en la parte inferior del encapsulado. A menos que se indique lo contrario, las tolerancias dimensionales son ±0.1 mm.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Se proporciona un perfil detallado:

• Precalentamiento:Rampa de 150°C a 200°C durante 60-120 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 3°C por segundo desde la temperatura líquida hasta el pico.
• Temperatura Líquida (TL):217°C.
• Tiempo por Encima de la Temperatura Líquida (tL):60-150 segundos.
• Temperatura Máxima del Cuerpo del Encapsulado (Tp):Máximo 260°C.
• Tiempo dentro de 5°C del Pico (tp):Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 6°C por segundo desde el pico hasta la temperatura líquida.
• Tiempo Total del Ciclo:Máximo 8 minutos desde 25°C hasta la temperatura pico.

El cumplimiento de este perfil es crítico para prevenir choque térmico, problemas en las juntas de soldadura o daños en el encapsulado del LED y la unión interna del chip.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Estos LED monocromáticos son adecuados para aplicaciones que requieren puntos de color específicos sin necesidad de conversión por fósforo.

• Iluminación Interior:Puede usarse en iluminación de acento, señalización o iluminación ambiental de color específico.
• Renovaciones:Reemplazo directo de fuentes de luz monocromáticas antiguas en luminarias existentes.
• Iluminación General:Cuando se combina con otros colores o se usa en arreglos para efectos de iluminación coloreada.
• Iluminación Arquitectónica/Decorativa:Iluminación de fachadas, letreros canalizados e instalaciones artísticas donde se necesita un control preciso del color.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:A pesar del encapsulado mejorado térmicamente, un disipador de calor adecuado es esencial, especialmente cuando se opera cerca de los valores máximos absolutos. Los valores de resistencia térmica deben usarse para calcular el disipador necesario para mantener la temperatura de unión por debajo de 110°C.
• Accionamiento de Corriente:Use un driver de corriente constante apropiado para el bin de voltaje directo y el brillo deseado. Se debe seguir la curva de reducción de potencia para la corriente máxima vs. temperatura ambiente.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, reflectores) si se desea un haz más enfocado.
• Precauciones contra ESD:Deben seguirse los procedimientos estándar de manejo de ESD durante el montaje, ya que la clasificación HBM de 1000V es un nivel básico de protección.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien no se proporciona una comparación directa con otros productos en el documento fuente, las características diferenciadoras clave de esta serie T3C 3030 pueden inferirse de sus especificaciones:

• Alta Capacidad de Corriente:Una clasificación continua de 400mA para un encapsulado 3030 es competitiva, permitiendo una mayor densidad de flujo luminoso.
• Diseño Mejorado Térmicamente:La mención explícita de esta característica sugiere una optimización para una mejor extracción de calor en comparación con encapsulados estándar, lo que potencialmente conduce a una mayor vida útil y rendimiento mantenido.
• Binning Integral:El binning detallado para longitud de onda, flujo y voltaje permite un emparejamiento estrecho de color y brillo en aplicaciones con múltiples LED, reduciendo la necesidad de calibración compleja.
• Operación a Alta Temperatura:Un rango de temperatura de operación de hasta +105°C y una temperatura de unión de 110°C indican robustez para entornos exigentes.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la causa principal de la degradación del flujo luminoso con el tiempo?
R: Aunque no se establece explícitamente en esta hoja de datos, las causas principales suelen ser la alta temperatura de unión y la corriente de accionamiento. Operar dentro de los valores máximos absolutos especificados (especialmente Tj e IF) e implementar una gestión térmica efectiva es crucial para maximizar la vida útil del LED.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante?
R: No es recomendable. Los LED son dispositivos accionados por corriente. Su voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de bin a bin. Una fuente de voltaje constante podría provocar fuga térmica o brillo inconsistente. Siempre use un driver de corriente constante.

P: ¿Cómo interpreto los valores "Típ" y "Mín" del flujo luminoso?
R: El valor "Típ" (Típico) es la salida promedio esperada bajo condiciones de prueba. El valor "Mín" es el mínimo garantizado para ese bin de flujo. Los diseñadores deben usar el valor "Mín" para cálculos del peor caso para asegurar una salida de luz suficiente en su aplicación.

P: ¿Por qué la disipación de potencia es diferente para cada color?
R: La disipación de potencia (PD) se calcula como la Corriente Directa (IF) multiplicada por el Voltaje Directo (VF). Dado que el VF típico difiere significativamente entre colores (ej., ~3.4V para Azul vs. ~2.2V para Rojo a 350mA), la potencia resultante (y por lo tanto el calor generado) también es diferente.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una tira de iluminación coloreada para fachada arquitectónica.

1. Selección de Color:El diseñador elige el LED Verde de la serie T3C para un tono específico, seleccionando el bin de longitud de onda 525-530 nm para consistencia.
2. Cálculo de Brillo:Apuntando a una iluminancia específica, el diseñador usa el valor "Mín" de flujo luminoso del bin AS (72 lm a 350mA) para un diseño conservador. Calcula el número de LED necesarios por metro.
3. Diseño Térmico:La tira estará encerrada. Usando la resistencia térmica (Rth j-sp) de 15 °C/W para Verde y la estimación de temperatura ambiente, el diseñador calcula el área requerida de almohadilla térmica o disipador en el PCB para mantener Tj por debajo de 100°C para una larga vida útil.
4. Diseño Eléctrico:Se selecciona un driver de corriente constante para entregar 350mA. El bin de voltaje directo (ej., J3: 3.0-3.2V) determina el requisito mínimo de voltaje de salida del driver. Los LED se organizan en combinaciones serie/paralelo adecuadas para el driver.
5. Fabricación:La línea de montaje sigue el perfil de soldadura por reflujo especificado (pico de 260°C) para asegurar juntas de soldadura confiables sin dañar los LED.

11. Principio de Funcionamiento

La emisión de luz en estos LED monocromáticos se basa en la electroluminiscencia en un chip semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede la energía de banda del chip, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como un fotón (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida--azul, verde, rojo o amarillo--está determinada por la energía de banda de los materiales semiconductores utilizados en la construcción del chip (ej., InGaN para azul/verde, AlInGaP para rojo/amarillo). El encapsulado 3030 aloja este chip semiconductor, proporciona conexiones eléctricas a través del ánodo y cátodo, e incluye una óptica primaria (típicamente una lente de silicona) que da forma a la salida de luz y proporciona el amplio ángulo de visión.

12. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED monocromáticos como los de la serie T3C está influenciado por varias tendencias continuas de la industria:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna (IQE) y la eficiencia de extracción de luz impulsan una mayor salida luminosa para la misma entrada eléctrica, reduciendo el consumo de energía.
• Mejor Pureza y Consistencia de Color:Los avances en el crecimiento epitaxial y los controles de fabricación conducen a bins de longitud de onda más estrechos y puntos de color más consistentes de lote a lote.
• Confiabilidad y Vida Útil Mejoradas:La investigación en materiales (ej., encapsulantes más robustos) y técnicas de empaquetado tiene como objetivo reducir la depreciación del lumen y aumentar la vida útil operativa, especialmente en condiciones de alta temperatura y alta corriente.
• Miniaturización con Alta Potencia:La tendencia de empaquetar más salida de luz en encapsulados más pequeños continúa, exigiendo soluciones de gestión térmica cada vez mejores como el "encapsulado mejorado térmicamente" mencionado aquí.
• Gama de Colores Expandida:Si bien esta hoja de datos cubre colores estándar, el mercado más amplio ve el desarrollo de LED con longitudes de onda novedosas (ej., rojos más profundos, cian) para aplicaciones en iluminación hortícola, retroiluminación de pantallas y detección especializada.