Hoja de Datos Técnicos de Lámpara LED 334-15/X1C2-1 UWA - Paquete T-1 3/4 - 20mA - Blanco Cálido - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED blanco cálido de alto rendimiento. El dispositivo está alojado en un popular paquete redondo T-1 3/4, diseñado para entregar una alta potencia luminosa en aplicaciones que requieren una salida de luz significativa. La emisión blanco cálido se logra mediante un proceso de conversión de fósforo aplicado a un chip azul de InGaN, resultando en coordenadas de cromaticidad típicas de x=0.40, y=0.39 según el estándar CIE 1931.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de esta serie de LED incluyen su alta intensidad luminosa, robusta protección contra ESD (tensión de soporte hasta 4KV) y cumplimiento de regulaciones ambientales clave como RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Se suministra a granel o en cinta en carrete para ensamblaje automatizado. Las aplicaciones objetivo son diversas, abarcando paneles de mensajes, indicadores ópticos, módulos de retroiluminación y luces de señalización donde una iluminación blanca brillante y confiable es crítica.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua (IF) de 30 mA, con una corriente directa de pico (IFP) de 100 mA permitida a un ciclo de trabajo de 1/10 y 1 kHz. La tensión inversa máxima (VR) es de 5 V. La disipación de potencia (Pd) está limitada a 110 mW. El rango de temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +85°C, mientras que la temperatura de almacenamiento (Tstg) puede variar de -40°C a +100°C. El LED puede soportar una ESD (HBM) de 4KV. La temperatura máxima de soldadura es de 260°C durante 5 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, IF=20mA), la tensión directa (VF) varía desde un mínimo de 2.8V hasta un máximo de 3.6V. La intensidad luminosa (IV) tiene un valor típico, con un sistema de clasificación (binning) que define mínimos desde 9000 mcd hasta 18000 mcd. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 20 grados. La corriente inversa (IR) es un máximo de 50 μA a VR=5V. Se incluye una característica de diodo Zener con una tensión inversa (Vz) de 5.2V a Iz=5mA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica según tres parámetros clave para garantizar la consistencia en el diseño de la aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en tres códigos de bin a IF=20mA: Bin U (9000 - 11250 mcd), Bin V (11250 - 14250 mcd) y Bin W (14250 - 18000 mcd). Se aplica una tolerancia general de ±10%.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se agrupa en cuatro bins a IF=20mA: Bin 0 (2.8 - 3.0 V), Bin 1 (3.0 - 3.2 V), Bin 2 (3.2 - 3.4 V) y Bin 3 (3.4 - 3.6 V). La incertidumbre de medición es de ±0.1V.

3.3 Clasificación por Color

Las coordenadas de cromaticidad se definen dentro de regiones específicas en el diagrama CIE 1931. Los rangos de color son D1, D2, E1, E2, F1 y F2, cada uno con límites de coordenadas definidos. Estos se agrupan juntos (Grupo 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2) para fines de pedido. La incertidumbre de medición para las coordenadas de color es de ±0.01.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características medidas a Ta=25°C.

4.1 Distribución Espectral y Angular

La curva de Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda muestra la distribución espectral de potencia de la luz blanco cálido. La curva de Directividad ilustra el patrón de radiación espacial, confirmando el típico ángulo de visión de 20 grados con una distribución similar a Lambertiana.

4.2 Relaciones Eléctricas y Térmicas

La curva de Corriente Directa vs. Tensión Directa demuestra la característica exponencial IV del diodo. La curva de Intensidad Relativa vs. Corriente Directa muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, crucial para el diseño del circuito de excitación. El gráfico de Coordenadas de Cromaticidad vs. Corriente Directa indica la estabilidad del punto de color con la variación de la corriente de excitación. La curva de Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente es esencial para comprender los requisitos de desclasificación y la gestión térmica, mostrando cómo la corriente máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED utiliza un paquete redondo estándar T-1 3/4 (5mm). Las dimensiones clave incluyen el diámetro total, la altura desde la base hasta la parte superior de la lente y el espaciado de las patillas. El espaciado de las patillas se mide donde estas emergen del cuerpo del paquete. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Una protuberancia máxima de resina bajo la brida es de 1.5mm.

5.2 Identificación de Polaridad y Montaje

El cátodo se indica típicamente por un punto plano en el borde de la lente o por una patilla más corta. La hoja de datos enfatiza que durante el montaje en PCB, los orificios deben alinearse con precisión con las patillas del LED para evitar inducir tensión mecánica en el cuerpo de epoxi, lo que puede provocar degradación o fallo.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Formado de Patillas

Si es necesario, el formado de patillas debe realizarse antes de soldar. La curvatura debe estar al menos a 3mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar daños por tensión. El corte de los porta-patillas debe realizarse a temperatura ambiente.

6.2 Parámetros de Soldadura

Para soldadura manual, se recomienda una temperatura de punta del soldador de 300°C máximo (30W máx.), con un tiempo de soldadura que no exceda los 3 segundos. Para soldadura por ola o por inmersión, se especifica una temperatura de precalentamiento de 100°C máx. (60 seg máx.) y una temperatura del baño de soldadura de 260°C máx. durante 5 segundos. En todos los casos, la unión soldada debe estar al menos a 3mm de distancia de la bombilla de epoxi.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los LED deben almacenarse a 30°C o menos y con una humedad relativa del 70% o menos. La vida útil de almacenamiento recomendada después del envío es de 3 meses. Para un almacenamiento más prolongado (hasta un año), utilice un contenedor sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante. Se deben evitar transiciones rápidas de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Embalaje

Los LED se empaquetan en bolsas resistentes a la humedad y antiestáticas. La jerarquía de embalaje es: 200-500 piezas por bolsa, 5 bolsas por cartón interior y 10 cartones interiores por cartón maestro (exterior).

7.2 Explicación de la Etiqueta y Número de Modelo

La etiqueta del embalaje incluye campos para el Número de Producción del Cliente (CPN), Número de Producción (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY), CAT (combinación de los bins de Intensidad Luminosa y Tensión Directa), HUE (Rango de Color), Referencia (REF) y Número de Lote (LOT No). La designación completa del producto sigue el patrón: 334-15/X1C2-□□□□, donde los cuadrados son marcadores de posición para los códigos de bin específicos para el Grupo de Color, Intensidad Luminosa y Grupo de Tensión.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Al diseñar un circuito de excitación, se debe considerar el bin de tensión directa para garantizar una regulación de corriente adecuada. Una resistencia limitadora de corriente en serie es el método más simple. Para un brillo constante, se recomienda un driver de corriente constante, especialmente dado el coeficiente de temperatura positivo del LED (la tensión directa disminuye al aumentar la temperatura, lo que puede provocar una fuga térmica si se excita con una fuente de tensión constante). El diodo Zener integrado proporciona una protección básica contra tensión inversa.

8.2 Gestión Térmica

Aunque el paquete no está diseñado para una alta disipación de potencia, una gestión térmica efectiva sigue siendo importante para la longevidad y la estabilidad del color de salida. La disipación de potencia máxima es de 110 mW. Los diseñadores deben asegurarse de que la temperatura de unión de operación se mantenga dentro de los límites proporcionando una ventilación adecuada o un disipador de calor si el LED se excita a o cerca de su corriente continua máxima, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 20 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren un haz dirigido. Para una iluminación más amplia, pueden requerirse ópticas secundarias como difusores o lentes. La temperatura de color blanco cálido es ideal para crear una apariencia visual cómoda y no agresiva en aplicaciones de indicadores y señalización.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED estándar de 5mm, este dispositivo ofrece una intensidad luminosa significativamente mayor, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde el brillo es primordial. La inclusión de protección ESD de hasta 4KV HBM mejora la confiabilidad en el manejo y ensamblaje. El sistema integral de clasificación (binning) para intensidad, tensión y color proporciona a los diseñadores la previsibilidad necesaria para un rendimiento consistente del producto final. El cumplimiento de las regulaciones libres de halógenos y REACH aborda los requisitos ambientales y de cadena de suministro modernos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre los bins de intensidad luminosa (U, V, W)?

Los bins representan rangos garantizados de salida de luz mínima a 20mA. El Bin U es de 9000-11250 mcd, el Bin V es de 11250-14250 mcd y el Bin W es de 14250-18000 mcd. Seleccionar un bin más alto garantiza un mayor brillo, pero puede afectar el costo y la disponibilidad.

10.2 ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

El valor de la resistencia depende de su tensión de alimentación (Vs), la corriente directa deseada (If, típicamente 20mA) y la tensión directa real del LED (Vf, que depende de su bin de tensión). Use la fórmula: R = (Vs - Vf) / If. Siempre utilice el Vf máximo del bin (por ejemplo, 3.6V para el Bin 3) para un diseño conservador que garantice que la corriente no exceda los límites incluso con un LED de bajo Vf.

10.3 ¿Puedo excitar este LED con una corriente pulsada?

Sí, la hoja de datos especifica una corriente directa de pico (IFP) de 100 mA a un ciclo de trabajo de 1/10 y 1 kHz. Esto permite una operación pulsada para lograr un brillo percibido aún mayor o para esquemas de multiplexación, pero la corriente promedio no debe exceder la clasificación continua de 30 mA.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel de Indicadores de Estado de Alta Visibilidad:Un diseñador necesita crear un panel con múltiples indicadores de estado que deben ser claramente visibles tanto en entornos industriales con poca luz como con mucha luz. Usar la versión Bin W de este LED garantiza una alta intensidad luminosa. Al excitar los LED con un circuito de corriente constante a un valor estable de 20mA, se logra un brillo y color consistentes en todos los indicadores. El ángulo de visión de 20 grados proporciona un haz enfocado, haciendo que cada indicador sea distinto. Se elige el color blanco cálido para reducir la fatiga visual de los operadores que monitorean el panel durante largos períodos. Los LED se montan en un PCB con orificios correctamente alineados, y se realiza soldadura por ola siguiendo la guía de 260°C durante 5 segundos, manteniendo las uniones soldadas a >3mm del cuerpo de epoxi.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El elemento emisor de luz central es un chip semiconductor hecho de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), que emite luz azul cuando está polarizado en directa. Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de fósforo depositada dentro del reflector del paquete. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz en longitudes de onda más largas (amarillo, rojo). La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida por el fósforo se combina para producir la percepción de luz blanco cálido. Las proporciones específicas de los materiales de fósforo determinan la temperatura de color exacta y las coordenadas de cromaticidad en el diagrama CIE.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El paquete T-1 3/4 representa un formato de LED de orificio pasante maduro y ampliamente adoptado. Si bien los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) dominan los nuevos diseños por sus ventajas de tamaño y ensamblaje, los LED de orificio pasante como este siguen siendo relevantes para aplicaciones que requieren un montaje mecánico robusto, prototipado manual más fácil o compatibilidad con sistemas heredados existentes. La tendencia dentro de este tipo de paquete es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) y tolerancias de clasificación (binning) más estrictas para satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren consistencia de color y brillo. La integración de características de protección básicas como diodos Zener y altas clasificaciones ESD también se está volviendo más estándar, mejorando la confiabilidad.