Hoja de Datos del LED Blanco SMD 3030 - Tamaño 3.0x3.0x0.66mm - Voltaje 5.9V - Potencia 0.71W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED blanco de alto rendimiento y vista superior, en un encapsulado compacto de montaje superficial (SMD) 3030. Diseñado para aplicaciones de iluminación general, este componente ofrece una combinación de alta salida luminosa, robusta gestión térmica y funcionamiento fiable en condiciones exigentes. Sus mercados objetivo principales incluyen soluciones de iluminación de reemplazo (retrofit), iluminación general y retroiluminación para señalización interior y exterior.

Las ventajas principales de esta serie de LED derivan de su diseño de encapsulado mejorado térmicamente, que facilita una disipación eficiente del calor desde la unión del semiconductor. Este diseño es crucial para mantener el rendimiento y la longevidad, especialmente cuando se opera a corrientes de accionamiento elevadas. El encapsulado ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, garantizando una distribución uniforme de la luz. Además, cumple con las directivas RoHS y es adecuado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo, alineándose con los estándares modernos de fabricación y medio ambiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento de este LED se caracteriza bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa (IF) de 120mA. Es crucial entender que el rendimiento en el mundo real variará con la temperatura de operación y la corriente de accionamiento.

2.1 Características Electro-Ópticas

La salida de flujo luminoso está directamente correlacionada con la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (Ra). Para una condición de prueba estándar de IF=120mA, el flujo luminoso típico varía desde aproximadamente 94 lúmenes para un LED de 2700K, Ra90, hasta 129 lúmenes para LEDs blancos más fríos (4000K-6500K) con Ra70. El voltaje directo (VF) típicamente mide 5.9V a 120mA, con una tolerancia especificada de ±0.2V. El ángulo de visión (2θ1/2), definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, es de 120 grados.

2.2 Valores Máximos Absolutos y Características Eléctricas

Para garantizar la fiabilidad del dispositivo, la operación nunca debe exceder los Valores Máximos Absolutos. La corriente directa continua máxima (IF) es de 200mA, permitiéndose una corriente directa pulsada (IFP) de 300mA bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤100μs, ciclo de trabajo ≤10%). La disipación de potencia máxima (PD) es de 1280 mW. El dispositivo puede soportar un voltaje inverso (VR) de hasta 5V. El rango de temperatura de operación (Topr) es de -40°C a +105°C, y la temperatura de unión máxima permitida (Tj) es de 120°C.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es primordial para el rendimiento y la vida útil del LED. El parámetro clave aquí es la resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth j-sp), especificada como 13°C/W. Este valor indica la eficacia con la que el calor generado en el chip del LED se transfiere a la placa de circuito impreso (PCB). Una resistencia térmica más baja siempre es deseable. La hoja de datos proporciona curvas de derating que muestran cómo la corriente directa máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para evitar que la temperatura de unión exceda su límite.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Debido a las variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en grupos de rendimiento (bins) para garantizar consistencia en la aplicación. Este producto utiliza un sistema de clasificación multidimensional.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se agrupan según su flujo luminoso medido a 120mA. El código de clasificación (bin) (ej., 5G, 5H, 5J) define un rango específico de lúmenes. Por ejemplo, para un LED de 4000K con Ra80, el código 5H corresponde a un rango de flujo de 115-120 lúmenes, mientras que el 5J corresponde a 120-125 lúmenes. Los bins disponibles varían con las combinaciones de CCT y CRI.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo también se clasifica para ayudar en el diseño de circuitos, particularmente para accionar múltiples LEDs en serie. Los bins se etiquetan como Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V) y C4 (6.2-6.4V). Seleccionar LEDs del mismo bin de voltaje puede ayudar a lograr una distribución de corriente más uniforme en ramas en paralelo.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

Las coordenadas de cromaticidad (x, y en el diagrama CIE) se controlan dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos para cada CCT nominal (2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K). Una elipse de 5 pasos garantiza que las diferencias de color entre LEDs dentro del mismo bin sean apenas perceptibles para el ojo humano bajo condiciones de visión estándar. La hoja de datos proporciona las coordenadas centrales y los parámetros de la elipse para cada rango de CCT a temperaturas de unión de 25°C y 85°C, reconociendo el cambio de color que ocurre con la temperatura.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos esenciales para los ingenieros de diseño.

4.1 Distribución Espectral de Potencia

Se proporcionan gráficos para espectros con Ra≥70, Ra≥80 y Ra≥90. Los espectros con CRI más alto muestran un espectro más completo, particularmente en la región roja, lo que conduce a una reproducción cromática más precisa de los objetos iluminados.

4.2 Corriente Directa vs. Intensidad Luminosa Relativa y Voltaje

La curva de Intensidad Luminosa Relativa muestra una relación casi lineal con la corriente en el rango inferior, típicamente saturándose a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y los efectos térmicos. La curva de Voltaje Directo muestra el aumento exponencial característico con la corriente, crucial para diseñar drivers de corriente constante.

4.3 Curvas de Derating Térmico

La curva "Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo" demuestra la reducción en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de operación del LED. La curva "Temperatura Ambiente vs. Voltaje Directo Relativo" muestra la disminución de VF con el aumento de la temperatura, un coeficiente de temperatura negativo típico de los semiconductores. El gráfico "Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente" es una curva de derating, que define la corriente de operación segura más alta a cualquier temperatura ambiente dada para mantener Tj por debajo de 120°C.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado 3030, lo que significa que su huella es de aproximadamente 3.0mm x 3.0mm. La altura total es de 0.66mm. Los dibujos mecánicos detallados muestran vistas superior, inferior y lateral con dimensiones críticas, incluida la curvatura de la lente y el diseño de los pads de soldadura. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.2mm.

5.2 Diseño de Pads e Identificación de Polaridad

La vista inferior muestra claramente los dos pads de soldadura del ánodo y los dos del cátodo. La polaridad está marcada en el propio encapsulado, con un marcador distintivo que denota el lado del cátodo. Esto es crítico para la orientación correcta durante el montaje. El patrón de los pads está diseñado para facilitar una buena formación de la junta de soldadura y estabilidad mecánica durante el reflujo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El componente está clasificado para soldadura por reflujo sin plomo. Se especifica el perfil de temperatura máxima de soldadura: la temperatura del cuerpo del encapsulado no debe exceder los 230°C o 260°C durante más de 10 segundos, dependiendo del perfil específico utilizado. Los perfiles estándar IPC/JEDEC J-STD-020 para procesamiento sin plomo son aplicables. Se recomienda seguir el perfil sugerido por el fabricante para evitar choque térmico, defectos en las juntas de soldadura o daños a los materiales internos del LED. Los dispositivos deben almacenarse en un ambiente seco y controlado antes de su uso.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para:
- Lámparas de Reemplazo (Retrofit):Reemplazo directo de bombillas tradicionales incandescentes, halógenas o CFL en downlights, focos de riel y bombillas.
- Iluminación General:Módulos lineales, paneles de luz y luminarias de alta potencia (high-bay) donde se requiere alta salida de flujo.
- Señalización e Iluminación Arquitectónica:Retroiluminación para letreros interiores/exteriores, letras canal y iluminación decorativa de acento debido a su amplio ángulo de visión y brillo.

7.2 Consideraciones de Diseño

1. Gestión Térmica:La baja Rth j-sp solo es efectiva si el PCB tiene una ruta de baja resistencia térmica hacia un disipador de calor. Utilice PCBs de núcleo metálico (MCPCBs) u otros sustratos mejorados térmicamente.
2. Corriente de Accionamiento:Aunque es capaz de 200mA, operar en o por debajo de la corriente de prueba de 120mA a menudo proporciona un mejor equilibrio entre eficiencia, vida útil y carga térmica.
3. Óptica:El ángulo de visión de 120 grados puede requerir óptica secundaria (lentes, reflectores) para aplicaciones que necesiten un haz más estrecho.
4. Diseño Eléctrico:Utilice un driver de corriente constante adaptado al bin de voltaje directo y a la corriente de operación deseada. Considere el coeficiente de temperatura negativo de VF al diseñar bucles de realimentación.

8. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es el consumo de potencia real en el punto de operación típico?
R: A IF=120mA y VF=5.9V, la potencia eléctrica de entrada es aproximadamente 0.71 Vatios (120mA * 5.9V = 0.708W).

P: ¿Cómo afecta el índice de reproducción cromática (CRI) a la salida de luz?
R: Como se muestra en la tabla electro-óptica, para la misma CCT, los LEDs con CRI más alto (Ra90) tienen un flujo luminoso típico más bajo en comparación con aquellos con CRI estándar (Ra70). Esta es una compensación fundamental en los LEDs blancos convertidos por fósforo.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de voltaje constante?
R: Se desaconseja firmemente. La relación exponencial I-V de los LEDs significa que pequeños cambios en el voltaje causan grandes cambios en la corriente, lo que lleva a fuga térmica y fallo. Utilice siempre un driver de corriente constante.

P: ¿Qué significa la elipse MacAdam de 5 pasos para mi aplicación?
R: Garantiza una consistencia de color muy ajustada. Los LEDs del mismo bin de CCT parecerán virtualmente idénticos en color para la mayoría de los observadores, lo cual es crítico en luminarias con múltiples LEDs para evitar variaciones de color visibles (mezcla de colores).

9. Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El chip semiconductor central emite luz azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de él (electroluminiscencia). Esta luz azul incide sobre una capa de material de fósforo depositado sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz a longitudes de onda más largas (amarilla, y a menudo roja para los tipos de alto CRI). La combinación de la luz azul restante y la emisión de espectro amplio del fósforo resulta en la percepción de luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina la CCT y el CRI de la salida final.

10. Tendencias de la Industria

El formato de encapsulado 3030 representa un equilibrio entre la alta capacidad de manejo de potencia y una huella compacta, lo que lo convierte en una opción popular en el segmento de LEDs de potencia media. Las tendencias de la industria continúan centrándose en aumentar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), mejorar la consistencia y reproducción del color, y mejorar la fiabilidad a temperaturas de operación más altas. También existe un impulso hacia procesos y materiales de fabricación más sostenibles. La integración de fósforos avanzados para una mejor calidad espectral y la optimización de la geometría del encapsulado para un rendimiento térmico superior son áreas de desarrollo continuo en encapsulados de esta clase.