Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
- 2.1 Valores Máximos Absolutos (Ts=25°C)
- 2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ts=25°C)
- 3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
- 3.1 Clasificación por Flujo Luminoso (a 60mA)
- 3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante
- 4. Análisis de Curvas de Rendimiento
- 5. Información Mecánica y de Empaquetado
- 5.1 Dimensiones del Paquete
- 5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla (Stencil)
- 6. Directrices de Soldadura y Montaje
- 6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado (Baking)
- 6.2 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)
- 7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación
- 7.1 Diseño del Circuito
- 7.2 Precauciones de Manejo
- 8. Regla de Numeración de Modelos
- 9. Escenarios de Aplicación Típicos
- 10. Fiabilidad y Garantía de Calidad
- 11. Comparación y Diferenciación Técnica
- 12. Preguntas Frecuentes (FAQ)
- 12.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?
- 12.2 ¿Por qué es necesario el secado (baking) antes de soldar?
- 12.3 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 3.3V o 5V?
- 13. Caso de Estudio de DiseñoEscenario:Diseño de una unidad de iluminación de fondo para una pequeña pantalla informativa que requiere una iluminación roja uniforme en un área de 100mm x 50mm.Implementación:Se planifica un arreglo de LED SMD5050N (ej., lote B1 para brillo uniforme) en una PCB de núcleo metálico (MCPCB) para gestión térmica. Se selecciona un driver de corriente constante para suministrar 70mA por cadena de LED. Los LED se disponen en varias cadenas en paralelo, cada una con su propia resistencia en serie según el diseño de circuito recomendado. El diseño de la PCB sigue la huella de pads recomendada. Antes del montaje, los LED, almacenados según las directrices MSL, se secan porque la humedad en la planta de fabricación superó el 60% HR. Durante el montaje, los operadores usan pulseras ESD y lápices de vacío para la colocación. La inspección post-reflujo confirma la formación adecuada de las juntas de soldadura y la ausencia de daños visibles.14. Principio de Operación
- 15. Tendencias Tecnológicas
1. Descripción General del Producto
La serie SMD5050N es un LED de montaje superficial de alto brillo, diseñado para aplicaciones que requieren una emisión de luz roja fiable y eficiente. Este documento proporciona una visión técnica completa del modelo T5A003RA, detallando sus especificaciones, características de rendimiento y procedimientos de manejo adecuados para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil en las aplicaciones del usuario final.
2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos
2.1 Valores Máximos Absolutos (Ts=25°C)
Los siguientes parámetros definen los límites operativos del LED. Superar estos valores puede causar daños permanentes.
- Corriente Directa (IF):90 mA (Continua)
- Corriente Directa de Pulso (IFP):120 mA (Ancho de Pulso ≤10ms, Ciclo de Trabajo ≤1/10)
- Disipación de Potencia (PD):234 mW
- Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +80°C
- Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +80°C
- Temperatura de Unión (Tj):125°C
- Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por reflujo a 200°C o 230°C durante un máximo de 10 segundos.
2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ts=25°C)
Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar.
- Voltaje Directo (VF):2.2 V (Típico), 2.6 V (Máximo) a IF=60mA
- Voltaje Inverso (VR):5 V
- Longitud de Onda Dominante (λd):625 nm
- Corriente Inversa (IR):10 μA (Máximo)
- Ángulo de Visión (2θ1/2):120°
3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)
3.1 Clasificación por Flujo Luminoso (a 60mA)
Los LED se clasifican en lotes (bins) según su salida de flujo luminoso para garantizar uniformidad en el brillo de la aplicación. Los lotes disponibles para luz roja son:
- Código A5:Mín. 2.0 lm, Tipo 2.5 lm
- Código A6:Mín. 2.5 lm, Tipo 3.0 lm
- Código A7:Mín. 3.0 lm, Tipo 3.5 lm
- Código A8:Mín. 3.5 lm, Tipo 4.0 lm
- Código A9:Mín. 4.0 lm, Tipo 4.5 lm
- Código B1:Mín. 4.5 lm, Tipo 5.0 lm
- Código B2:Mín. 5.0 lm, Tipo 5.5 lm
3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante
Para controlar el tono preciso del rojo, los LED se clasifican por su longitud de onda dominante.
- Código R1:620 nm a 625 nm
- Código R2:625 nm a 630 nm
4. Análisis de Curvas de Rendimiento
La hoja de datos incluye varios gráficos clave de rendimiento esenciales para el diseño de circuitos y la gestión térmica. Aunque no se proporcionan puntos de datos específicos de las curvas en el texto, los siguientes gráficos son estándar para el análisis:
- Voltaje Directo vs. Corriente Directa (Curva IV):Este gráfico muestra la relación entre el voltaje a través del LED y la corriente que fluye a través de él. Es crucial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada o diseñar drivers de corriente constante.
- Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo:Esta curva ilustra cómo cambia la salida de luz al aumentar la corriente de accionamiento. Ayuda a determinar el punto de operación óptimo para equilibrar brillo y eficiencia.
- Temperatura de Unión vs. Potencia Espectral Relativa:Este gráfico demuestra cómo la salida espectral del LED y la intensidad de luz general pueden cambiar con las variaciones de la temperatura de unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
- Distribución de Potencia Espectral:Esta curva muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda, definiendo las características de color del LED.
5. Información Mecánica y de Empaquetado
5.1 Dimensiones del Paquete
El LED SMD5050N tiene dimensiones estándar de 5.0mm x 5.0mm. La altura exacta y las tolerancias dimensionales se especifican en el dibujo mecánico (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm).
5.2 Diseño Recomendado de Pads y Plantilla (Stencil)
Para una soldadura fiable, se recomienda un diseño específico de disposición de pads y apertura de plantilla. Los diagramas proporcionados aseguran la formación adecuada de la junta de soldadura, la alineación del componente y el alivio térmico durante el proceso de reflujo. Adherirse a estas huellas es crítico para el rendimiento de fabricación y la fiabilidad a largo plazo.
6. Directrices de Soldadura y Montaje
6.1 Sensibilidad a la Humedad y Secado (Baking)
El paquete SMD5050N es sensible a la humedad (clasificado MSL según IPC/JEDEC J-STD-020C).
- Almacenamiento:Almacene las bolsas sin abrir por debajo de 30°C y 85% HR. Después de abrir, almacene por debajo de 30°C y 60% HR, preferiblemente en un gabinete seco o contenedor sellado con desecante.
- Vida Útil en Planta (Floor Life):Utilice dentro de las 12 horas posteriores a abrir la bolsa barrera de humedad.
- Secado (Baking):Si los componentes han estado expuestos a condiciones ambientales más allá de la vida útil en planta o si el indicador de desecante muestra alta humedad, se requiere secado. Seque a 60°C durante 24 horas. No exceda los 60°C. El reflujo debe realizarse dentro de 1 hora después del secado o las piezas deben devolverse al almacenamiento seco.
6.2 Protección contra ESD (Descarga Electroestática)
Los LED son dispositivos semiconductores susceptibles a daños por descarga electrostática.
- Fuentes:La ESD puede generarse por fricción, inducción o conducción.
- Daño:La ESD puede causar fallo inmediato (LED muerto) o daño latente que conduce a una reducción del brillo, cambio de color (en LED blancos) y acortamiento de la vida útil.
- Precauciones:Implemente un programa completo de control ESD: utilice estaciones de trabajo antiestáticas conectadas a tierra, alfombrillas de suelo, pulseras e ionizadores. El personal debe usar prendas antiestáticas. Utilice materiales de embalaje conductivos o disipativos.
7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación
7.1 Diseño del Circuito
La alimentación adecuada es esencial para el rendimiento y la fiabilidad del LED.
- Método de Accionamiento:Se recomienda encarecidamente una fuente de corriente constante para una salida de luz estable y una larga vida útil. Si se utiliza una fuente de voltaje con una resistencia en serie, asegúrese de que el valor de la resistencia se calcule en función del voltaje directo máximo del LED y la corriente deseada.
- Configuración del Circuito:Es aconsejable incluir una resistencia limitadora de corriente en cada cadena en serie de LED para una mejor estabilidad y protección individual de cada cadena, en lugar de una sola resistencia para un arreglo en paralelo.
- Polaridad:Verifique y respete siempre la polaridad ánodo/cátodo al conectar el LED a la fuente de alimentación para evitar daños por polarización inversa.
7.2 Precauciones de Manejo
Evite el manejo directo de la lente del LED con las manos desnudas o pinzas metálicas.
- Contacto Manual:Los aceites y sales de la piel pueden contaminar la lente de silicona, causando degradación óptica y reducción de la salida de luz. La presión física puede dañar los alambres de unión (wire bonds) o el propio chip.
- Contacto con Herramientas:Las pinzas metálicas pueden rayar la lente o ejercer una presión puntual excesiva. Utilice herramientas de succión por vacío o pinzas de plástico dedicadas que no rayen, siempre que sea posible.
8. Regla de Numeración de Modelos
La convención de nomenclatura del producto sigue un código estructurado:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Los elementos clave decodificados del documento son:
- Código de Color:R (Rojo), Y (Amarillo), B (Azul), G (Verde), U (Violeta), A (Naranja), I (IR), L (Blanco Cálido <3700K), C (Blanco Neutro 3700-5000K), W (Blanco Frío >5000K), F (Color Completo).
- Número de Chips:S (1 chip de baja potencia), P (1 chip de alta potencia), 2 (2 chips), 3 (3 chips), etc.
- Código de Óptica:00 (Sin lente), 01 (Con lente).
- Código de Paquete:5A (5050N), 32 (3528), 3B (3014), 3C (3030), 19 (Cerámico 3535), 15 (Cerámico 5050), 12 (Cerámico 9292).
- Código de Flujo Luminoso y Temperatura de Color:Definido por lotes alfanuméricos específicos (ej., A5, R1).
9. Escenarios de Aplicación Típicos
El LED rojo SMD5050N es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren indicación, señalización o iluminación roja vibrante, incluyendo:
- Iluminación de fondo para indicadores y pantallas.
- Iluminación arquitectónica y decorativa.
- Iluminación interior automotriz (no crítica).
- Indicadores de estado en electrónica de consumo.
- Señalización comercial y publicitaria.
10. Fiabilidad y Garantía de Calidad
Aunque no se proporcionan datos específicos de MTBF o vida útil L70/B50 en el extracto, los valores máximos absolutos definidos (temperatura de unión, corriente) y los procedimientos de manejo (MSL, ESD) forman la base para una operación fiable. El cumplimiento de las condiciones de operación especificadas y las directrices de montaje es primordial para alcanzar la vida útil esperada del producto. Una gestión térmica adecuada para mantener la temperatura de unión muy por debajo del máximo de 125°C es especialmente crítica para el mantenimiento del flujo luminoso a largo plazo.
11. Comparación y Diferenciación Técnica
El formato SMD5050N ofrece un equilibrio entre la salida de luz y el tamaño del paquete. En comparación con paquetes más pequeños como el 3528 o el 3014, el 5050 típicamente alberga múltiples chips o un chip único más grande, permitiendo un flujo luminoso más alto. El ángulo de visión de 120 grados proporciona un patrón de iluminación amplio y uniforme, adecuado para muchas aplicaciones de iluminación general y señalización. La inclusión de directrices detalladas de sensibilidad a la humedad y manejo ESD indica un producto diseñado para procesos de montaje automatizados modernos, donde la fiabilidad es clave.
12. Preguntas Frecuentes (FAQ)
12.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?
Los parámetros técnicos se prueban a 60mA, que es un punto de operación común. La corriente continua máxima absoluta es de 90mA. Para un equilibrio óptimo de brillo, eficiencia y vida útil, es típico operar entre 60mA y 80mA, pero consulte siempre la curva de flujo luminoso vs. corriente y asegure un disipador de calor adecuado.
12.2 ¿Por qué es necesario el secado (baking) antes de soldar?
El paquete de plástico puede absorber humedad del aire. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada puede expandirse rápidamente, causando deslaminación interna o agrietamiento (\"efecto palomita de maíz\"), lo que conduce a fallos inmediatos o latentes. El secado elimina esta humedad absorbida.
12.3 ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 3.3V o 5V?
No sin un mecanismo limitador de corriente. El voltaje directo típico es de 2.2V. Conectarlo directamente a una fuente de 3.3V haría que fluyera una corriente excesiva, potencialmente superando la clasificación máxima y destruyendo el LED. Debe usar un driver de corriente constante o una resistencia en serie para limitar la corriente al valor deseado.
13. Caso de Estudio de Diseño
Escenario:Diseño de una unidad de iluminación de fondo para una pequeña pantalla informativa que requiere una iluminación roja uniforme en un área de 100mm x 50mm.
Implementación:Se planifica un arreglo de LED SMD5050N (ej., lote B1 para brillo uniforme) en una PCB de núcleo metálico (MCPCB) para gestión térmica. Se selecciona un driver de corriente constante para suministrar 70mA por cadena de LED. Los LED se disponen en varias cadenas en paralelo, cada una con su propia resistencia en serie según el diseño de circuito recomendado. El diseño de la PCB sigue la huella de pads recomendada. Antes del montaje, los LED, almacenados según las directrices MSL, se secan porque la humedad en la planta de fabricación superó el 60% HR. Durante el montaje, los operadores usan pulseras ESD y lápices de vacío para la colocación. La inspección post-reflujo confirma la formación adecuada de las juntas de soldadura y la ausencia de daños visibles.
14. Principio de Operación
Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de la electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía (bandgap) de los materiales semiconductores utilizados en el chip del LED. Para este LED rojo, típicamente se utilizan materiales como Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs) o compuestos similares para producir luz en el rango de 620-630nm.
15. Tendencias Tecnológicas
La tendencia general en la tecnología LED continúa hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor fiabilidad a densidades de potencia más altas. Para tipos de paquete como el 5050, los avances incluyen el uso de materiales de paquete más robustos y térmicamente conductivos, sistemas de fósforo avanzados para LED blancos y diseños que minimizan las pérdidas ópticas. Además, la integración con drivers inteligentes para atenuación y control de color se está volviendo más común. El énfasis en los procedimientos detallados de manejo (MSL, ESD) en las hojas de datos refleja el enfoque de la industria en lograr un alto rendimiento y fiabilidad en entornos de fabricación automatizados y de gran volumen.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |