Hoja de Datos del LED SMD de Baja Potencia 45-21S PLCC-2 - Paquete 3.5x2.8x1.9mm - Voltaje 2.9-3.6V - Potencia 0.27W - Luz Blanca - Documento Técnico en Español

10. Contexto y Tendencias de la Industria

1. Descripción General del Producto

La serie 45-21S/XK2C es una familia de diodos emisores de luz (LED) blancos de baja potencia montados en superficie (SMD), alojados en un paquete PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Este producto está diseñado para aplicaciones de iluminación general que requieren un factor de forma compacto, alta eficacia y rendimiento confiable. El paquete presenta un chip LED blanco y una lente de resina transparente, lo que contribuye a su alta salida luminosa y amplio ángulo de visión.

Las ventajas principales de esta serie de LED incluyen su certificación según el estándar LM-80 para mantenimiento del flujo luminoso, lo que garantiza fiabilidad a largo plazo y consistencia en el rendimiento. Está construido con materiales libres de plomo y cumple plenamente con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). El dispositivo utiliza la clasificación estándar ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares) para cromaticidad y flujo, asegurando consistencia de color y salida de luz predecible entre lotes de producción. Sus mercados objetivo principales abarcan una amplia gama de aplicaciones de iluminación, incluyendo, entre otras, iluminación ambiental general, iluminación decorativa y de acento, iluminación para espectáculos, indicadores de estado, retroiluminación e iluminación de interruptores.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Los límites operativos del dispositivo se definen bajo condiciones en las que la temperatura del punto de soldadura (T_Soldadura) se mantiene a 25°C. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.

• Corriente Directa (I_F):75 mA (Continua)
• Corriente Directa Pico (I_FP):100 mA (Permisible en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10ms)
• Disipación de Potencia (P_d):270 mW
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C
• Resistencia Térmica (R_{th J-S}):50 °C/W (Unión al Punto de Soldadura)
• Temperatura de Unión (T_j):125 °C (Máxima)
• Temperatura de Soldadura:Para soldadura por reflujo, se especifica una temperatura pico de 260°C durante 10 segundos. Para soldadura manual, se permite una temperatura de 350°C durante un máximo de 3 segundos.

Nota Importante:Estos LEDs son sensibles a la descarga electrostática (ESD). Se deben seguir los procedimientos adecuados de manejo ESD durante el montaje y manipulación para prevenir fallos latentes o catastróficos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Los siguientes parámetros se miden en una condición de prueba estándar de T_Soldadura= 25°C y una corriente directa (I_F) de 60 mA, que es el punto de operación típico.

• Flujo Luminoso (Φ):La salida total de luz visible. El valor mínimo comienza en 16 lúmenes (lm), con un máximo de hasta 27 lm dependiendo del código de clasificación específico. Se aplica una tolerancia de ±11% al flujo luminoso.
• Voltaje Directo (V_F):La caída de voltaje a través del LED cuando opera a 60 mA. Oscila entre un mínimo de 2.9 V y un máximo de 3.6 V, con una tolerancia de ±0.1V para los grupos clasificados.
• Índice de Reproducción Cromática (Ra o CRI):Una medida de cuán fielmente la fuente de luz revela los colores de los objetos en comparación con una fuente de luz natural. Para la lista de producción en masa proporcionada, el CRI mínimo es 80, con una tolerancia de ±2.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):El ángulo en el que la intensidad luminosa es la mitad del valor a 0° (en el eje). Este LED presenta un amplio ángulo de visión de 120 grados, típico.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso de 5V. El valor máximo especificado es 50 µA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto emplea un sistema de clasificación integral para categorizar parámetros clave de rendimiento, permitiendo a los diseñadores seleccionar LEDs con características precisas para su aplicación.

3.1 Numeración del Producto y Decodificación de la Clasificación

El número de parte sigue una estructura específica:45–21S / X K 2 C – H XX XX XX XX XXZ6 / 2T. La información crítica de clasificación está incrustada en el segmento "HXX XX XX XX XX" y el sufijo.

• Índice de Corriente Directa (Z6):Denota que la corriente directa nominal es de 60 mA.
• Ejemplo de Decodificación (45-21S/KK2C-H2727L7M4B2Z6/2T):
  • KK:Indica un Índice de Reproducción Cromática (CRI) con un mínimo de 80.
  • H2727:Especifica la Temperatura de Color Correlacionada (CCT). Los dos primeros dígitos (27) representan la CCT mínima en centenas de Kelvin (2700K), y los dos últimos dígitos (27) representan la CCT máxima (2700K), indicando una clasificación ajustada de 2700K.
  • L7:Código de clasificación para el flujo luminoso mínimo (16-17 lm).
  • M4:Código de clasificación para el flujo luminoso máximo (21-24 lm).
  • B2:Grupo de clasificación para el voltaje directo (2.9-3.0V).

3.2 Clasificación del Índice de Reproducción Cromática (CRI)

El CRI se clasifica utilizando códigos de una letra que representan el valor mínimo.

• M: CRI(Mín.) = 60
• N: CRI(Mín.) = 65
• L: CRI(Mín.) = 70
• Q: CRI(Mín.) = 75
• K: CRI(Mín.) = 80
• H: CRI(Mín.) = 90

Tolerancia para el CRI es ±2.

3.3 Clasificación del Flujo Luminoso

Los códigos de flujo se definen por una combinación letra-número (ej., L7, M4). La tabla especifica el flujo luminoso mínimo y máximo en lúmenes para cada código cuando se alimenta a I_F=60mA.

• L7: 16 - 17 lm
• L8: 17 - 18 lm
• L9: 18 - 19 lm
• M3: 19 - 21 lm
• M4: 21 - 24 lm
• N3: 24 - 27 lm

La tolerancia general del flujo luminoso es de ±11%.

3.4 Clasificación del Voltaje Directo

El voltaje directo se agrupa bajo un grupo principal (ej., B2) y se subdivide en códigos de clasificación (del 36 al 42). Cada código corresponde a un rango de 0.1V.

• Grupo B2, Código 36: 2.9 - 3.0 V
• Grupo B2, Código 37: 3.0 - 3.1 V
• ... hasta el Código 42: 3.5 - 3.6 V

La tolerancia para el voltaje directo dentro de un código es de ±0.1V.

3.5 Clasificación de Cromaticidad y CCT

La hoja de datos proporciona cuadros detallados de coordenadas de cromaticidad (CIE x, y) en el diagrama CIE 1931 para varias CCT, incluyendo 2700K, 3000K, 3500K y 4000K. Cada CCT se divide en múltiples códigos (ej., para 2700K: 27K-A, 27K-B, 27K-C, 27K-D, 27K-F, 27K-G). Cada código se define por un conjunto de cuatro pares de coordenadas que forman un cuadrilátero en la carta de cromaticidad. Esto permite una selección de color y consistencia muy precisa. Se proporcionan rangos de referencia para la CCT efectiva de cada agrupación principal de códigos (ej., 27K-A/B cubren 2580K-2870K).

4. Lista de Producción en Masa para CRI > 80

La siguiente tabla enumera configuraciones de producto estándar disponibles para producción en masa, todas con un CRI mínimo de 80.

5. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación General:Ideal para bombillas LED, tubos y paneles donde se requiere alta eficacia y buena reproducción cromática.
• Iluminación Decorativa y para Espectáculos:Adecuado para iluminación de acento, iluminación indirecta e iluminación escénica debido a su amplio ángulo de visión y códigos de color consistentes.
• Indicadores e Iluminación de Interruptores:Puede usarse para interruptores retroiluminados, indicadores de estado de electrodomésticos e iluminación de paneles.
• Iluminación Arquitectónica y Comercial:Las opciones de alto CRI (80+ Mín.) lo hacen adecuado para aplicaciones donde la reproducción precisa del color es importante, como en vitrinas comerciales o iluminación de arte.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Siempre utilice un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. El punto de operación nominal es 60mA, pero el circuito debe diseñarse para nunca exceder el límite absoluto máximo de 75mA de corriente continua.
• Gestión Térmica:Con una resistencia térmica de 50°C/W desde la unión al punto de soldadura, el diseño térmico adecuado del PCB es crucial. Asegure un área de cobre suficiente (almohadilla térmica) y posiblemente vías bajo el dispositivo para disipar el calor, especialmente cuando opere a altas temperaturas ambientales o a corriente máxima. Exceder la temperatura máxima de unión (125°C) reducirá drásticamente la vida útil y puede causar fallos.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° es inherente al paquete. Para aplicaciones que requieren un haz más estrecho, serán necesarias ópticas secundarias (lentes).
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas del PCB conectadas al ánodo/cátodo del LED si el entorno de montaje o el escenario de uso final presenta un riesgo de ESD.
• Selección de Clasificación:Para aplicaciones que requieren consistencia de color (ej., luminarias multi-LED), especifique códigos de CCT ajustados (ej., H2727 para 2700K) y seleccione del mismo código de flujo. Utilizar los códigos estándar ANSI proporcionados garantiza un rendimiento predecible.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de los perfiles de soldadura especificados es crítico para prevenir daños al paquete plástico y a las conexiones internas.

• Soldadura por Reflujo (Recomendada):Se especifica un perfil de reflujo estándar sin plomo con una temperatura pico que no exceda los 260°C durante una duración no mayor a 10 segundos. El tiempo por encima de 240°C debe controlarse según las pautas estándar IPC/JEDEC.
• Soldadura Manual:Si la soldadura manual es inevitable, limite la temperatura de la punta del soldador a un máximo de 350°C y el tiempo de contacto a 3 segundos por almohadilla. Use un disipador de calor (ej., pinzas) en la pista que se está soldando para proteger el chip.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, use solventes compatibles con el paquete plástico. Evite la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar la estructura interna.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene los LEDs en sus bolsas originales con barrera de humedad a temperaturas entre -40°C y +100°C, en un ambiente de baja humedad. Si las bolsas se han abierto y los dispositivos están expuestos a la humedad ambiental, pueden requerir un secado (baking) antes de la soldadura por reflujo para prevenir grietas por "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque la hoja de datos no proporciona comparaciones directas con competidores, se pueden inferir características diferenciadoras clave de la serie 45-21S/XK2C:

• Certificación LM-80:Esta es una ventaja significativa para los fabricantes de iluminación que necesitan cumplir con programas como Energy Star u otras certificaciones que requieren datos verificados de mantenimiento del flujo luminoso. Proporciona confianza en la estabilidad a largo plazo de la salida luminosa del LED.
• Clasificación Estándar ANSI:La adhesión a los códigos de cromaticidad ANSI C78.377 asegura consistencia de color e intercambiabilidad, un requisito crítico en la industria profesional de la iluminación. Esto simplifica el proceso de diseño y fabricación para los fabricantes de luminarias.
• Amplio Ángulo de Visión (120°):El haz amplio nativo es ventajoso para aplicaciones que requieren iluminación uniforme y difusa sin ópticas secundarias, reduciendo el costo y la complejidad del sistema.
• Clasificación Integral:La disponibilidad de una clasificación detallada para flujo, voltaje y cromaticidad (con cuadros precisos de coordenadas CIE) permite una selectividad muy alta, posibilitando tanto soluciones generales rentables como aplicaciones de alto rendimiento y especificaciones ajustadas.

8. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?

R: Aunque no se indica la vida útil exacta L70/B50 (tiempo para un mantenimiento del 70% del flujo luminoso para el 50% de las muestras), la certificación LM-80 indica que el fabricante ha probado y reportado datos de mantenimiento del flujo bajo condiciones controladas. La vida útil real en una aplicación depende en gran medida de la temperatura de unión de operación (T_j). Mantenerse muy por debajo de la T_j máxima de 125°C es esencial para una larga vida.

P: ¿Puedo alimentar este LED a 75mA continuamente?

R: El Límite Absoluto Máximo para corriente directa continua es 75mA. Sin embargo, para una operación confiable a largo plazo y maximizar la vida útil, se recomienda encarecidamente operar en o por debajo de la corriente de prueba típica de 60mA. Operar a 75mA generará más calor, aumentará la temperatura de unión y acelerará la depreciación del flujo luminoso.

P: ¿Cómo interpreto el código CCT "H2727"?

R: En el número de parte, "H2727" significa que la Temperatura de Color Correlacionada del LED está clasificada para estar entre 2700K (mín) y 2700K (máx), efectivamente un código único de 2700K. "H3030" sería un código de 3000K, y "H3535" de 3500K. Códigos como "H4040" indican un código de 4000K.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para un solo LED operado a 60mA en condiciones ambientales moderadas, la resistencia térmica interna (50°C/W) y el cobre del PCB pueden ser suficientes. Sin embargo, para arreglos de LEDs, altas temperaturas ambientales u operación cerca de la corriente máxima, es necesario fijar el PCB a un PCB de núcleo metálico (MCPCB) o a un disipador de calor externo para gestionar la temperatura de unión.

9. Principio de Funcionamiento y Tecnología

El LED 45-21S se basa en tecnología de semiconductores. El núcleo del dispositivo es un chip hecho de materiales InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2.9V), los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de InGaN y el uso de conversión por fósforo (probablemente un recubrimiento de fósforo amarillo sobre un chip LED azul) determinan el color de salida, resultando en la emisión de luz blanca descrita. El encapsulante de resina transparente protege el chip y las conexiones, actuando también como una lente primaria, dando forma a la salida de luz inicial para lograr el ángulo de visión de 120 grados.

10. Contexto y Tendencias de la Industria

La serie 45-21S representa un producto maduro y optimizado en el mercado de LEDs SMD de baja potencia. Las tendencias clave de la industria reflejadas en sus especificaciones incluyen:

• Demanda de Alta Calidad de Luz:La disponibilidad de opciones de alto CRI (80+ mínimo) responde a la creciente demanda del mercado de LEDs que proporcionan una excelente reproducción cromática, yendo más allá de la mera eficiencia hacia la calidad de la luz.
• Estandarización y Fiabilidad:Características como la certificación LM-80 y la clasificación ANSI son ahora expectativas de la industria para componentes utilizados en productos de iluminación profesional, subrayando una tendencia hacia el rendimiento verificado y la interoperabilidad.
• Miniaturización e Integración:El paquete PLCC-2 es un formato compacto y estándar de la industria que permite una colocación de alta densidad en PCBs, posibilitando diseños de luminarias elegantes y eficientes.
• Eficiencia y Sostenibilidad:La alta eficacia luminosa (implícita en la salida de flujo a 60mA), el cumplimiento RoHS y la construcción libre de plomo se alinean con las tendencias globales hacia la electrónica energéticamente eficiente y ambientalmente responsable.

Los futuros desarrollos en este segmento pueden centrarse en aumentar aún más la eficacia (lúmenes por vatio), lograr valores de CRI aún más altos (ej., >90) con buena eficiencia y mejorar la consistencia del color frente a variaciones de temperatura y corriente de alimentación.