Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 2. Parámetros Técnicos e Interpretación Objetiva
- 2.1 Límites Absolutos Máximos
- 2.2 Características Electro-Ópticas (Típicas a Ts=25°C, IF=40mA)
- 3. Explicación del Sistema de Clasificación
- 3.1 Regla de Numeración del Modelo
- 3.2 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)
- 3.3 Clasificación por Flujo Luminoso
- 3.4 Clasificación por Voltaje Directo
- 4. Análisis de Curvas de Rendimiento
- 4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)
- 4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
- 4.3 Distribución Espectral de Potencia
- 4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión
- 4.5 Patrón de Radiación Espacial (Ángulo de Visión)
- 5. Información Mecánica y de Empaquetado
- 5.1 Dimensiones del Encapsulado
- 5.2 Diseño de Pads y Plantilla de Estarcido
- 5.3 Identificación de Polaridad
- 6. Guías de Soldadura y Ensamblaje
- 6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo
- 6.2 Sensibilidad a la Humedad y Horneado
- 6.3 Condiciones de Almacenamiento
- 7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño
- 7.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- 7.2 Diseño del Controlador
- 7.3 Gestión Térmica
- 8. Comparación y Diferenciación Técnica
- 9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)
- 10. Caso Práctico de Diseño y Uso
- 11. Principio de Operación
- 12. Tendencias Tecnológicas
1. Descripción General del Producto
La serie T3B representa una familia de LEDs de montaje superficial (SMD) que utilizan una huella de encapsulado 3014. La característica definitoria de esta serie es la integración de dos chips LED conectados en serie dentro de un solo encapsulado. Esta configuración está diseñada para aplicaciones que requieren un voltaje directo más alto que los LEDs típicos de un solo dado, manteniendo un factor de forma compacto. Su aplicación principal es en unidades de retroiluminación, luces indicadoras e iluminación general donde el espacio es limitado y se necesita una compatibilidad de voltaje específica.
La ventaja principal de la configuración en serie de doble chip es el aumento del voltaje directo (Vf). Al operar a un valor nominal de 6.3V a 40mA, simplifica el diseño del controlador para sistemas que ya suministran voltajes en el rango de 6-7V, pudiendo eliminar la necesidad de circuitos adicionales de reducción de voltaje. El encapsulado 3014 (3.0mm x 1.4mm x 0.8mm) ofrece un buen equilibrio entre la salida de luz y la utilización del espacio en la placa.
2. Parámetros Técnicos e Interpretación Objetiva
2.1 Límites Absolutos Máximos
Los límites operativos del dispositivo se definen bajo condiciones en las que la temperatura del punto de soldadura (Ts) se mantiene a 25°C. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.
- Corriente Directa (IF):60 mA (Continua)
- Corriente Directa de Pulso (IFP):80 mA (Ancho de pulso ≤ 10ms, Ciclo de trabajo ≤ 1/10)
- Disipación de Potencia (PD):408 mW
- Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +80°C
- Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°C
- Temperatura de Unión (Tj):125°C
- Temperatura de Soldadura (Tsld):Soldadura por reflujo a 230°C o 260°C durante un máximo de 10 segundos.
2.2 Características Electro-Ópticas (Típicas a Ts=25°C, IF=40mA)
Estos parámetros definen el rendimiento esperado en condiciones normales de operación.
- Voltaje Directo (VF):6.3 V (Típico), 6.8 V (Máximo). La conexión en serie de dos chips resulta en este Vf más alto.
- Voltaje Inverso (VR):5 V
- Corriente Inversa (IR):10 µA (Máximo)
- Ángulo de Visión (2θ1/2):120°. Este amplio ángulo de haz es típico del encapsulado 3014 sin lente secundaria.
3. Explicación del Sistema de Clasificación
El producto se clasifica según varios parámetros clave para garantizar consistencia y cumplir con los requisitos de diseño. El código de pedido sigue una estructura específica para seleccionar estas clasificaciones.
3.1 Regla de Numeración del Modelo
La convención de nomenclatura es: T [Código de Encapsulado] [Código de Número de Chips] [Código de Lente] [Código Interno] - [Código de Flujo Luminoso] [Código de CCT]. Por ejemplo, T3B002LWA se decodifica como: Serie T, encapsulado 3014 (3B), doble chip (2), sin lente (00), código interno 2, clasificación específica de flujo luminoso, Blanco Frío (W).
3.2 Clasificación por Temperatura de Color Correlacionada (CCT)
Los LEDs blancos se clasifican en regiones de cromaticidad específicas definidas por elipses en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Las clasificaciones estándar para pedidos son:
- 27M5: 2725K ± 145K
- 30M5: 3045K ± 175K
- 40M5: 3985K ± 275K
- 50M5: 5028K ± 283K
- 57M5: 5665K ± 355K
- 65M5: 6530K ± 510K
Los sufijos "M5" y "M7" se refieren al paso de la elipse de MacAdam (paso 5 o paso 7), indicando la tolerancia de consistencia de color. Un número de paso más pequeño denota un control de color más estricto.
3.3 Clasificación por Flujo Luminoso
El flujo se especifica como un valor mínimo a 40mA. Los valores típicos y máximos pueden ser más altos. La clasificación se combina con la CCT y el Índice de Reproducción Cromática (CRI).
- Blanco Cálido (2700-3700K), CRI 70:Mín. 28 lm
- Blanco Neutro (3700-5000K), CRI 70:Mín. 30 lm
- Blanco Frío (5000-7000K), CRI 70:Mín. 32 lm
- Blanco Cálido, CRI 80+:Mín. 26 lm
- Blanco Neutro, CRI 80+:Mín. 28 lm
- Blanco Frío, CRI 80+:Mín. 30 lm
3.4 Clasificación por Voltaje Directo
La clasificación de voltaje estándar es de 6.0V a 6.5V. El valor típico es 6.3V. Esta clasificación ayuda en el diseño de controladores de corriente constante con un margen de voltaje apropiado.
4. Análisis de Curvas de Rendimiento
4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)
La curva I-V para el LED de doble chip mostrará un voltaje de encendido aproximadamente el doble que el de un solo chip. La curva es exponencial inicialmente, volviéndose más lineal por encima del punto de encendido. Los diseñadores deben asegurarse de que el controlador pueda proporcionar el voltaje requerido, especialmente a bajas temperaturas donde Vf aumenta.
4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa
La salida de luz aumenta con la corriente pero no de forma lineal. La eficiencia típicamente alcanza su punto máximo a una cierta corriente y luego disminuye debido al aumento de los efectos térmicos y la caída. Operar a los 40mA recomendados asegura una eficiencia y longevidad óptimas.
4.3 Distribución Espectral de Potencia
La luz blanca se genera mediante un chip LED azul que excita una capa de fósforo. La curva espectral muestra un pico azul dominante del chip y una emisión amarilla/roja más amplia del fósforo. La proporción y el ancho de la emisión del fósforo determinan la CCT y el CRI. Los LEDs blanco frío tienen un pico azul más prominente, mientras que los blanco cálido tienen una emisión de fósforo de longitud de onda más larga más fuerte.
4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión
La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión (Tj). Esta característica es crucial para el diseño de gestión térmica. Es necesario un disipador de calor efectivo para mantener Tj lo más baja posible y garantizar una salida de luz estable y una larga vida útil.
4.5 Patrón de Radiación Espacial (Ángulo de Visión)
El ángulo de visión de 120 grados representa el ancho angular en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima (eje de 0 grados). El patrón de radiación para un encapsulado 3014 es típicamente Lambertiano o casi Lambertiano, proporcionando una iluminación uniforme y de área amplia adecuada para iluminación de paneles.
5. Información Mecánica y de Empaquetado
5.1 Dimensiones del Encapsulado
Las dimensiones del encapsulado 3014 son 3.0mm (L) ± 0.1mm x 1.4mm (W) ± 0.1mm x 0.8mm (H) ± 0.1mm. La lente es típicamente de silicona.
5.2 Diseño de Pads y Plantilla de Estarcido
La huella recomendada incluye dos pads de ánodo y dos pads de cátodo. El diseño de la almohadilla de soldadura es crítico para un reflujo adecuado, estabilidad mecánica y conducción térmica. El patrón de plantilla proporcionado asegura que se deposite el volumen correcto de pasta de soldadura para formar una unión de soldadura confiable. Las tolerancias para las dimensiones de los pads son ±0.1mm para valores con un decimal y ±0.05mm para valores con dos decimales.
5.3 Identificación de Polaridad
El lado del cátodo del LED típicamente está marcado, a menudo con un tinte verde en el sustrato o una muesca/chaflán en el encapsulado. Se debe observar la polaridad correcta durante el ensamblaje para prevenir daños por polarización inversa.
6. Guías de Soldadura y Ensamblaje
6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo
El componente está clasificado para soldadura por reflujo sin plomo. Se aceptan dos perfiles: una temperatura máxima de 230°C o 260°C, con el tiempo por encima del líquido (típicamente ~217°C) controlado a un máximo de 10 segundos en la temperatura máxima. Se debe seguir un perfil estándar de calentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento para minimizar el estrés térmico.
6.2 Sensibilidad a la Humedad y Horneado
El encapsulado 3014 es sensible a la humedad (MSL). Si se abre la bolsa sellada al vacío original y los LEDs están expuestos a la humedad ambiental (indicado por la tarjeta indicadora de humedad volviéndose rosa), deben hornearse antes del reflujo para prevenir daños por "efecto palomita" durante la soldadura.
- Condición de Horneado:60°C durante 24 horas.
- Post-Horneado:Los LEDs deben soldarse dentro de 1 hora o almacenarse en un gabinete seco (<20% HR).
- No hornear a temperaturas superiores a 60°C.
6.3 Condiciones de Almacenamiento
- Bolsa Sin Abrir:Temperatura 5-30°C, Humedad <85%.
- Después de Abrir:Temperatura 5-30°C, Humedad <60%. Para almacenamiento a largo plazo, use un contenedor sellado con desecante o un gabinete de nitrógeno.
- Vida Útil en Planta:Se recomienda usar los componentes dentro de las 12 horas posteriores a abrir la bolsa barrera de humedad en condiciones de planta de fábrica (<60% HR).
7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño
7.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- Retroiluminación LCD:Para televisores, monitores y señalización, donde el Vf más alto puede coincidir con las salidas del controlador.
- Iluminación Decorativa General:Tiras, módulos e iluminación de acento.
- Luces Indicadoras:En electrodomésticos y equipos industriales que requieren indicación de estado brillante y confiable.
7.2 Diseño del Controlador
Utilice un controlador de corriente constante clasificado para la corriente requerida (ej. 40mA) con un rango de cumplimiento de voltaje que acomode el Vf máximo de la cadena de LEDs, incluyendo tolerancias y efectos de temperatura. Para múltiples LEDs, conéctelos en configuraciones serie, paralelo o serie-paralelo según la capacidad del controlador y la redundancia requerida.
7.3 Gestión Térmica
Aunque la potencia es solo de 0.25W, una gestión térmica efectiva en la PCB es esencial para mantener baja la temperatura de unión. Use una PCB con vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED (si está presente) conectada a una zona de cobre o un plano de tierra interno para disipar el calor. Esto maximiza la estabilidad de la salida de luz y la vida útil operativa.
8. Comparación y Diferenciación Técnica
En comparación con un LED estándar 3014 de un solo dado (típicamente Vf ~3.0-3.4V), la serie T3B de doble dado ofrece una diferenciación clave: un voltaje directo más alto. Esto puede ser una ventaja o un requisito dependiendo de la arquitectura del sistema.
- Ventaja:Simplifica el diseño en sistemas con líneas de 6V/12V, reduciendo o eliminando convertidores reductores. Permite cadenas en serie más largas para un voltaje de controlador dado.
- Consideración:Requiere un controlador con mayor capacidad de voltaje. La disipación de potencia por encapsulado es ligeramente mayor debido al Vf más alto a la misma corriente, lo que requiere atención al diseño térmico.
- En comparación con un encapsulado 5730 o 5050 con potencia similar, el 3014 ofrece una huella más pequeña pero puede tener características térmicas y ópticas diferentes.
9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)
P: ¿Puedo alimentar este LED a 60mA continuamente?
R: Si bien el límite absoluto máximo es de 60mA, la corriente de operación recomendada es de 40mA. Operar a 60mA aumentará significativamente la temperatura de unión, reducirá la eficiencia (lumen/Vatio) y potencialmente acortará la vida útil del LED. Solo debe considerarse si se implementa una gestión térmica robusta y la vida útil reducida es aceptable.
P: ¿Cuál es la diferencia entre las clasificaciones CCT 27M5 y 30M5?
R: 27M5 apunta a una luz blanca más cálida alrededor de 2725K, mientras que 30M5 está alrededor de 3045K, que sigue siendo cálida pero ligeramente menos naranja/roja. El "M5" indica que ambos están clasificados dentro de una elipse de MacAdam de 5 pasos, lo que significa una muy buena consistencia de color dentro de cada clasificación.
P: ¿Por qué es necesario el horneado y qué pasa si lo omito?
R: El encapsulado plástico absorbe humedad. Durante el proceso de soldadura por reflujo a alta temperatura, esta humedad atrapada se convierte rápidamente en vapor, creando presión interna que puede delaminar el encapsulado, agrietar el dado o romper los enlaces de alambre, llevando a fallas inmediatas o latentes (efecto palomita).
P: ¿Cómo interpreto el valor "mín" de flujo luminoso?
R: Cuando solicita una clasificación de flujo específica (ej. 30 lm mín para Blanco Neutro), se le garantiza que todos los LEDs cumplirán o superarán ese valor bajo condiciones de prueba. Las piezas enviadas realmente pueden tener una salida más alta, pero siempre caerán dentro de la elipse de cromaticidad CCT especificada.
10. Caso Práctico de Diseño y Uso
Caso: Diseñando un Módulo LED de 12V para Iluminación de Gabinetes
Un diseñador necesita crear un módulo delgado y brillante alimentado directamente desde un adaptador de 12V CC. Usar LEDs estándar de 3V requeriría 4 en serie, dejando poco margen de voltaje para el controlador de corriente constante, especialmente a bajas temperaturas. Usar los LEDs de doble chip T3B con un Vf de ~6.3V permite conectar dos LEDs en serie. Esta configuración 2S tiene un Vf nominal de 12.6V, lo que es una buena coincidencia para una fuente de 12V cuando se usa un simple controlador de corriente constante lineal o conmutado con baja caída. Esto simplifica el circuito, reduce el número de componentes y se adapta mejor a las restricciones mecánicas que una cadena 4S de LEDs más pequeños.
11. Principio de Operación
Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su energía de banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). En un LED blanco, un chip de nitruro de galio e indio (InGaN) que emite azul está recubierto con un fósforo de granate de itrio y aluminio dopado con cerio (YAG:Ce). Parte de la luz azul es absorbida por el fósforo y reemitida como luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como blanca. La temperatura de color correlacionada se ajusta modificando la composición y concentración del fósforo. El diseño de doble chip simplemente coloca dos de estas estructuras semiconductoras eléctricamente en serie dentro de un solo encapsulado.
12. Tendencias Tecnológicas
La tendencia general en los LEDs SMD es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática (valores CRI y R9 más altos), una mejor consistencia de color (clasificación más estricta, ej. elipses de MacAdam de 3 o 2 pasos) y una mayor fiabilidad. También hay un impulso hacia la miniaturización manteniendo o aumentando la salida de luz. El uso de diseños de doble chip o multi-chip en encapsulados estándar como 3014 o 2835 es un método para ofrecer características eléctricas específicas de la aplicación (como un Vf más alto) sin cambiar la huella mecánica externa, proporcionando a los diseñadores más flexibilidad. Además, los avances en la tecnología de fósforos y el diseño de chips continúan ampliando los límites de eficacia y calidad de color en todos los rangos de CCT.
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. |