Hoja de Datos Técnicos - Lámpara LED T-1 3/4 334-15/X1C5-1QSA - Blanco Cálido - 3.2V Típico - Ángulo de Visión 50°

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de una lámpara LED de alto rendimiento en color blanco cálido. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una salida luminosa significativa dentro de un encapsulado compacto y estándar de la industria. Su función principal es proporcionar una iluminación eficiente y fiable en una gama de aplicaciones de indicación y alumbrado.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este LED incluyen su alta potencia luminosa y la emisión de una luz blanca cálida, lograda mediante un sistema de conversión por fósforo. Está alojado en un popular encapsulado redondo T-1 3/4, lo que garantiza una amplia compatibilidad con portalámparas y diseños existentes. El dispositivo también cumple con las normas medioambientales y de manipulación pertinentes, incluyendo protección contra descargas electrostáticas (ESD) y conformidad RoHS. Sus aplicaciones objetivo son diversas, abarcando paneles de mensajes, indicadores ópticos, módulos de retroiluminación y luces de señalización donde se requiere una señalización clara y brillante.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo de las principales características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Corriente Directa Continua (IF):30 mA. Superar esta corriente de forma continua sobrecargará la unión semiconductor.
• Corriente Directa de Pico (IFP):100 mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y 1 kHz. Esto permite pulsos breves de mayor corriente, útiles en aplicaciones de pantallas multiplexadas.
• Tensión Inversa (VR):5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa superior a este valor puede causar la ruptura de la unión.
• Disipación de Potencia (Pd):110 mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar en forma de calor bajo las condiciones especificadas.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento:-40°C a +85°C y -40°C a +100°C, respectivamente, definiendo la robustez ambiental del dispositivo.
• Resistencia a ESD (HBM):4 kV, lo que indica un buen nivel de protección contra descargas electrostáticas durante la manipulación.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 5 segundos, especificando la tolerancia del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a 25°C bajo condiciones de prueba estándar (IF=20mA salvo que se indique lo contrario).

• Tensión Directa (VF):2.8V a 3.6V. La caída de tensión a través del LED cuando conduce. El valor típico se sitúa alrededor de 3.2V. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de accionamiento pueda acomodar este rango.
• Intensidad Luminosa (IV):Varía desde un mínimo de 3600 mcd hasta 7150 mcd, dependiendo del lote específico (ver Sección 3). Esta alta intensidad es una característica clave para aplicaciones que requieren alta visibilidad.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):50 grados (típico). Define el ancho angular en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, resultando en un haz moderadamente amplio.
• Coordenadas de Cromaticidad (x, y):x=0.40, y=0.39 (típico) según el espacio de color CIE 1931. Esto sitúa el color emitido en la región del blanco cálido.
• Tensión Inversa del Zener (Vz):5.2V típico a Iz=5mA. Esta característica de protección integrada ayuda a salvaguardar el LED de transitorios de tensión inversa.
• Corriente Inversa (IR):50 µA máximo a VR=5V, lo que indica una fuga muy baja en estado de apagado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El dispositivo se clasifica en lotes para garantizar la consistencia en parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs que se ajusten a sus requisitos específicos de brillo y tensión directa.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican en tres lotes principales según su intensidad luminosa mínima a 20mA:

- Lote Q:3600 - 4500 mcd

- Lote R:4500 - 5650 mcd

- Lote S:5650 - 7150 mcd

Se aplica una tolerancia de ±10% a estos valores. Seleccionar un lote superior (ej., S) garantiza un dispositivo más brillante.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

Para facilitar el emparejamiento de corriente en conexiones en serie o el diseño preciso del driver, los LEDs también se clasifican por tensión directa:

- Lote 0:2.8 - 3.0 V

- Lote 1:3.0 - 3.2 V

- Lote 2:3.2 - 3.4 V

- Lote 3:3.4 - 3.6 V

La incertidumbre de medición es de ±0.1V.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

El color blanco cálido se define dentro de una región específica en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. La hoja de datos proporciona las coordenadas de las esquinas para seis rangos de color (D1, D2, E1, E2, F1, F2), que se agrupan juntos (Grupo 1). Esta agrupación indica que todos estos rangos caen dentro de un espacio de color blanco cálido aceptable, siendo F1/F2 más cálidos (temperatura de color correlacionada más baja) y D1/D2 más fríos. Las coordenadas típicas (x=0.40, y=0.39) se encuentran dentro de esta área agrupada.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen información sobre el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda

La curva de distribución espectral de potencia muestra un pico de emisión ancho en el espectro visible, característico de un LED blanco convertido por fósforo. El pico está en la región amarilla, con un componente azul subyacente del chip de InGaN, resultando en la apariencia de blanco cálido.

4.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

Esta curva exhibe la relación exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta logarítmicamente con la corriente. La curva es esencial para diseñar drivers de corriente constante, ya que un pequeño cambio en la tensión puede conducir a un gran cambio en la corriente.

4.3 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

La salida luminosa aumenta con la corriente directa pero no de forma lineal. La curva puede mostrar una región de aumento casi lineal seguida de una caída a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y efectos térmicos. Se recomienda operar en o por debajo de la corriente de prueba recomendada de 20mA para una eficiencia y longevidad óptimas.

4.4 Cromaticidad vs. Corriente Directa y Rendimiento Térmico

Las coordenadas de cromaticidad pueden desplazarse ligeramente con la corriente de accionamiento. El gráfico que muestra la corriente directa frente a la temperatura ambiente es crucial para la gestión térmica. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente directa máxima permitida para una temperatura de unión dada disminuye. Se debe seguir esta curva de reducción de potencia para evitar el sobrecalentamiento.

4.5 Patrón de Directividad

El gráfico del patrón de radiación ilustra la distribución espacial de la luz. El encapsulado T-1 3/4 con lente redondeado produce un haz suave y amplio con el ángulo de visión anunciado de 50 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado redondo estándar T-1 3/4 (5mm). Las notas dimensionales clave incluyen:

- Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

- La separación entre terminales se mide en el punto donde salen del cuerpo del encapsulado.

- La protuberancia máxima de la resina por debajo de la brida es de 1.5mm.

- El dibujo dimensional proporciona medidas exactas para la longitud total, el diámetro de la lente, el diámetro de los terminales y los puntos de curvado, que son críticos para el diseño de la huella en PCB y el ajuste mecánico.

5.2 Identificación de Polaridad

La polaridad se indica típicamente por la longitud del terminal (el terminal más largo es el ánodo) o por una muesca plana en la brida del encapsulado. El cátodo suele estar conectado al terminal adyacente a esta muesca. La polaridad correcta es esencial para el funcionamiento y para evitar aplicar polarización inversa.

6. Guías de Soldadura y Montaje

Una manipulación adecuada es crítica para la fiabilidad.

6.1 Formado de Terminales

• El curvado debe realizarse al menos a 3 mm de la base de la bombilla de epoxi para evitar tensiones en el chip interno y las uniones de alambre.
• Forme los terminales antes de soldar. Aplicar tensión a una unión soldada puede dañar la PCB o el LED.
• Utilice herramientas adecuadas para evitar tensiones en el encapsulado. Un desalineamiento durante el montaje en PCB puede causar tensión permanente.
• Corte los terminales a temperatura ambiente. El corte a alta temperatura puede transferir calor y dañar el dispositivo.
• Asegúrese de que los orificios de la PCB se alineen perfectamente con los terminales del LED para evitar una inserción forzada.

6.2 Parámetros de Soldadura

• Soldadura Manual:Temperatura máxima de la punta del soldador 300°C (para un soldador de 30W máximo), con un tiempo de soldadura que no exceda los 3 segundos por terminal.
• Soldadura por Ola/Inmersión:Temperatura máxima de precalentamiento de 100°C durante un máximo de 60 segundos.
• Mantenga una distancia de más de 3 mm desde la unión de soldadura hasta la bombilla de epoxi. Se recomienda soldar más allá de la base de la barra de unión (el pequeño soporte metálico entre los terminales dentro del encapsulado).

6.3 Condiciones de Almacenamiento

• Almacene a ≤30°C y ≤70% de Humedad Relativa después de la recepción. La vida útil de almacenamiento recomendada en esta condición es de 3 meses.
• Para un almacenamiento más prolongado (hasta un año), coloque los LEDs en un recipiente sellado con atmósfera de nitrógeno y desecante.
• Evite cambios rápidos de temperatura en alta humedad para prevenir la condensación en y dentro del encapsulado.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

Los LEDs se embalan para prevenir daños por humedad, estática e impactos físicos:

- Empaquetados en bolsas antiestáticas.

- Mínimo 200 a máximo 500 piezas por bolsa.

- Cinco bolsas se colocan en un cartón interior.

- Diez cartones interiores se embalan en un cartón maestro (exterior).

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta en la bolsa contiene información crítica de trazabilidad y especificación:

- P/N:Número de Pieza.

- QTY:Cantidad en la bolsa.

- CAT:Código combinado para los lotes de Intensidad Luminosa y Tensión Directa.

- HUE:Rango de Color (ej., D1, F2).

- LOT No:Número de lote de fabricación para trazabilidad.

7.3 Designación del Número de Modelo

El número de pieza 334-15/X1C5-1QSA sigue un formato estructurado donde los cuadrados de marcador de posición (□) probablemente representan códigos para lotes específicos de intensidad luminosa, tensión directa y rango de color, permitiendo un pedido preciso del grado de rendimiento deseado.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Paneles de Mensajes y Marcadores:Su alta intensidad y amplio ángulo de visión lo hacen adecuado para la iluminación de caracteres en pantallas interiores/exteriores.
• Indicadores Ópticos:Ideal para luces de estado en equipos industriales, electrónica de consumo o paneles de control donde se prefiere una indicación en blanco cálido.
• Retroiluminación:Puede usarse para iluminación lateral de pequeños paneles, señalización o iluminación decorativa.
• Luces de Señalización:Adecuado para indicadores de posición, señales de salida o iluminación ambiental de bajo nivel en pasillos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre accione con una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente. Calcule el valor de la resistencia basándose en la tensión de alimentación (Vs), la tensión directa del LED (Vf de su lote) y la corriente deseada (ej., 20mA): R = (Vs - Vf) / I_f.
• Gestión Térmica:Aunque el encapsulado no está diseñado para alta disipación de potencia, asegure una ventilación adecuada en la aplicación, especialmente si se usan múltiples LEDs o si se opera cerca de la corriente máxima. Siga la curva de reducción de corriente para temperaturas ambientales elevadas.
• Protección ESD:Aunque está clasificado para 4kV HBM, implemente precauciones estándar contra ESD durante el montaje.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 50° proporciona un buen equilibrio entre el ancho del haz y la intensidad. Para haces más estrechos, se requerirían ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs blancos genéricos de 5mm, este dispositivo ofrece varias ventajas distintivas:

1. Alta Intensidad Luminosa:Con lotes de hasta 7150 mcd mínimo, proporciona una salida de luz significativamente mayor que los LEDs indicadores estándar, permitiendo su uso en condiciones de luz ambiental más altas.

2. Cromaticidad de Blanco Cálido Definida:Las coordenadas de color especificadas y la clasificación garantizan un color blanco cálido consistente y agradable, a diferencia de los LEDs blanco frío o blanco azulado.

3. Protección Zener Integrada:El diodo Zener integrado de 5.2V en paralelo con el LED proporciona una medida de protección contra picos de tensión inversa, mejorando la fiabilidad en entornos eléctricamente ruidosos.

4. Especificaciones Robustas:Los límites máximos detallados, las curvas de rendimiento y las guías de manipulación proporcionan a los ingenieros los datos necesarios para un diseño fiable y a largo plazo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los lotes Q, R y S?

R: Estos lotes categorizan la intensidad luminosa mínima. El lote S es el más brillante (5650-7150 mcd min), el lote R es medio (4500-5650 mcd min) y el lote Q es el brillo estándar (3600-4500 mcd min). Elija según el requisito de brillo de su aplicación.

P: ¿Puedo accionar este LED a 30mA continuamente?

R: Aunque 30mA es el límite absoluto máximo continuo, la condición de prueba estándar y el punto de operación típico es 20mA. Operar a 30mA producirá más luz pero generará más calor, reduciendo potencialmente la vida útil y desplazando el color. Para una fiabilidad óptima, diseñe para 20mA o menos.

P: ¿Cómo interpreto las coordenadas de color (x=0.40, y=0.39)?

R: Estas coordenadas trazan un punto en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Este punto específico cae dentro de la región "blanco cálido", típicamente asociada con una temperatura de color correlacionada (CCT) en el rango de 3000K-4000K, similar al blanco cálido de una bombilla incandescente o halógena.

P: El LED tiene un diodo Zener. ¿Significa esto que no necesito una resistencia en serie para protección inversa?

R: No. El diodo Zener principalmente limita la tensión inversa a unos 5.2V, protegiendo al LED de la polarización inversa. Todavía necesita absolutamente una resistencia limitadora de corriente (o un driver de corriente constante) en serie cuando alimente el LED en la dirección directa para controlar la corriente y prevenir la fuga térmica.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar una señal de salida con múltiples LEDs.

1. Requisito:12 LEDs para iluminar la palabra "SALIDA". Se necesita brillo y color consistentes en todos los LEDs. Funciona desde una fuente de alimentación de 12VDC en un entorno interior (Ta máx. ~40°C).

2. Selección del LED:Elija LEDs del mismo Lote de Intensidad (ej., Lote R) y del mismo Grupo de Color (Grupo 1) para garantizar uniformidad. Seleccionar el mismo Lote de Tensión Directa (ej., Lote 1) también ayudará si se conectan en paralelo.

3. Diseño del Circuito:Conecte 3 LEDs en serie con una resistencia limitadora de corriente, y cree 4 cadenas idénticas de este tipo en paralelo. Para un LED del Lote 1 (Vf típico 3.1V), tres en serie caen ~9.3V. Para una alimentación de 12V y una corriente objetivo de 18mA (ligeramente reducida para longevidad), R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω. Calcule la potencia nominal de la resistencia: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.

4. Diseño de Placa:Siga el dibujo mecánico para la separación de las pistas en la PCB. Asegúrese de que se cumple la regla de curvado de terminales a 3 mm si es necesario formar los terminales. Proporcione cierto espacio entre LEDs para disipación de calor.

5. Resultado:Una señal iluminada de forma fiable con apariencia uniforme, operando dentro de todos los límites especificados del LED.

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 se aplica una corriente directa a través de su unión p-n (electroluminiscencia). Esta luz azul no se emite directamente. En su lugar, el reflector del LED está lleno de un material de fósforo amarillo (o amarillo-rojo). Cuando los fotones azules del chip golpean las partículas de fósforo, son absorbidos. El fósforo luego re-emite luz a través de un espectro más amplio, principalmente en las regiones amarilla y roja. La combinación de la luz azul no absorbida restante y la luz amarilla/roja recién emitida se mezcla perceptualmente para crear luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina la temperatura de color—en este caso, un "blanco cálido" con más contenido espectral rojo. El diodo Zener integrado es un componente semiconductor separado conectado en paralelo pero con polaridad opuesta (cátodo a ánodo) para proteger la frágil unión del LED de la ruptura por tensión inversa.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

El dispositivo descrito representa una tecnología madura y ampliamente adoptada. El encapsulado de orificio pasante T-1 3/4 (5mm) ha sido un estándar de la industria durante décadas para aplicaciones de indicación e iluminación de bajo nivel. Las tendencias actuales en la industria LED en general se están moviendo hacia:

1. Mayor Eficiencia (lm/W):Nuevos diseños de chips y fósforos avanzados continúan mejorando la cantidad de salida de luz por vatio eléctrico, reduciendo el consumo de energía.

2. Dominio de los Dispositivos de Montaje Superficial (SMD):Para la mayoría de los nuevos diseños, se prefieren los encapsulados SMD (como 3528, 5050 o más pequeños) debido a su menor tamaño, idoneidad para el montaje automatizado y, a menudo, mejor camino térmico hacia la PCB.

3. Mayor Calidad y Consistencia de Color:Una clasificación más estricta del color (usando métricas como las Elipses de MacAdam) y un Índice de Reproducción Cromática (IRC) mejorado se están convirtiendo en estándar para aplicaciones de iluminación.

4. Soluciones Integradas:Los LEDs con drivers incorporados (circuitos integrados de corriente constante), controladores o múltiples canales de color (RGB, RGBW) en un solo encapsulado están ganando popularidad para la iluminación inteligente.

A pesar de estas tendencias, la lámpara LED de orificio pasante sigue siendo muy relevante para aplicaciones que requieren un reemplazo simple, alta intensidad en un solo punto, robustez en entornos hostiles o donde se especifica el montaje en PCB de orificio pasante. Sus características bien definidas y su larga historia lo convierten en una opción fiable y predecible para muchos diseños de ingeniería.