Hoja de Datos del LED Blanco T3C Serie 3030 - Dimensiones 3.0x3.0x0.69mm - Voltaje 3.2V - Potencia 1.12W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie T3C es una familia de diodos emisores de luz (LED) blancos de alto rendimiento y vista superior, en un encapsulado compacto de montaje superficial (SMD) 3030. Diseñada para aplicaciones de iluminación general y arquitectónica, esta serie ofrece una combinación de alto flujo luminoso, excelente gestión térmica y un amplio ángulo de visión. El encapsulado está diseñado para ser fiable y de fácil ensamblaje en líneas de producción automatizadas utilizando procesos estándar de soldadura por reflujo.

1.1 Ventajas Principales

• Encapsulado Mejorado Térmicamente:El diseño minimiza la resistencia térmica desde la unión del LED hasta el punto de soldadura (Rth j-sp), promoviendo una disipación de calor eficiente y permitiendo corrientes de accionamiento más altas para un rendimiento sostenido.
• Alta Eficacia Luminosa:Proporciona un alto flujo luminoso, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación brillante y eficiente.
• Construcción Robusta:Capaz de soportar corrientes directas de hasta 400mA (CC) y 600mA (pulso), ofreciendo flexibilidad de diseño.
• Amplio Ángulo de Visión:Presenta un ángulo de visión típico de 120 grados (2θ1/2), proporcionando una distribución de luz uniforme.
• Cumplimiento Ambiental:El producto está diseñado para estar libre de plomo y se mantiene dentro de las especificaciones compatibles con RoHS.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED es ideal para una variedad de soluciones de iluminación, incluyendo:

• Luminarias de iluminación interior
• Lámparas de reemplazo (sustitución de fuentes de luz tradicionales)
• Iluminación de propósito general
• Iluminación arquitectónica y decorativa

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

Todas las mediciones se especifican a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa (IF) de 350mA, que es la condición de prueba estándar.

• Temperatura de Color Correlacionada (CCT):Disponible en 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K y 6500K.
• Índice de Reproducción Cromática (CRI - Ra):Mínimo Ra80 (típico Ra82) en todas las opciones de CCT, garantizando una buena fidelidad de color.
• Flujo Luminoso:Los valores típicos oscilan entre 136 lm (2700K) y 145 lm (4000K-6500K). También se especifican valores mínimos por CCT.
• Voltaje Directo (VF):El valor típico es de 3.2V, con un máximo de 3.4V a 350mA. La tolerancia es de ±0.1V.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados típico.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La operación debe mantenerse dentro de estos límites.

• Corriente Directa (IF):400 mA (CC)
• Corriente Directa de Pulso (IFP):600 mA (Ancho de pulso ≤100μs, Ciclo de trabajo ≤1/10)
• Disipación de Potencia (PD):1360 mW
• Voltaje Inverso (VR):5 V
• Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +105°C
• Temperatura de Unión (Tj):120°C (máx.)

2.3 Características Térmicas

• Resistencia Térmica (Rth j-sp):18 °C/W típico. Este parámetro es crítico para el diseño de gestión térmica, indicando la eficacia con la que el calor viaja desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura en la PCB.
• Descarga Electroestática (ESD):Resiste 1000V (Modelo de Cuerpo Humano), proporcionando un nivel básico de protección contra la electricidad estática inducida por el manejo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en lotes (bins) para garantizar la consistencia en parámetros clave.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se clasifican en lotes de flujo (codificados 2E, 2F, 2G, 2H) según la salida medida a 350mA. Cada CCT tiene rangos de flujo mínimo y máximo específicos para cada código de lote. Por ejemplo, un LED de 4000K en el lote 2G tiene un flujo luminoso entre 139 lm y 148 lm. La tolerancia de medición para el flujo luminoso es de ±7%.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED también se clasifican por voltaje directo a 350mA en tres categorías: H3 (2.8-3.0V), J3 (3.0-3.2V) y K3 (3.2-3.4V). Esto ayuda a diseñar circuitos de accionamiento consistentes, especialmente para arreglos en paralelo.

3.3 Clasificación por Cromaticidad

Las coordenadas de color (x, y en el diagrama CIE) se controlan dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos para cada código de CCT (por ejemplo, 27R5 para 2700K). Esto garantiza una consistencia de color muy ajustada, minimizando las diferencias de color visibles entre LED individuales. La clasificación sigue las directrices Energy Star para 2600K-7000K. Se proporcionan las coordenadas centrales para temperaturas de unión de 25°C y 85°C, reconociendo el cambio de color que ocurre con el calentamiento.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos clave que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo

Esta curva muestra que la salida luminosa aumenta con la corriente pero eventualmente se satura. Es crucial para determinar la corriente de accionamiento óptima para equilibrar brillo y eficiencia/vida útil.

4.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva IV)

Este gráfico representa la relación exponencial entre voltaje y corriente, fundamental para la operación del LED. Se utiliza para el diseño del driver y el cálculo de potencia.

4.3 Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo

Esta curva demuestra el impacto negativo del aumento de la temperatura ambiente (y por tanto de la unión) en la salida de luz. Es necesario un diseño térmico efectivo para mantener el rendimiento.

4.4 Temperatura Ambiente vs. Voltaje Directo Relativo

Muestra cómo el voltaje directo disminuye a medida que aumenta la temperatura, lo cual es una característica de los diodos semiconductores. Esto puede usarse para la detección de temperatura en algunos sistemas de control avanzados.

4.5 Distribución del Ángulo de Visión

Ilustra el patrón de emisión de tipo Lambertiano, confirmando el amplio ángulo de visión de 120 grados.

4.6 Espectro de Color

Representa la distribución espectral de potencia de la luz blanca, que es una combinación de un chip LED azul y un recubrimiento de fósforo. La forma indica el CRI y la calidad del color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella compacta de 3.0mm x 3.0mm con una altura típica de 0.69mm. El dibujo proporciona dimensiones detalladas para la lente, el cuerpo y las almohadillas de soldadura. Las tolerancias clave son de ±0.2mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Disposición de Almohadillas y Polaridad

El diagrama de vista inferior muestra claramente las almohadillas de soldadura del ánodo y el cátodo. El cátodo se identifica típicamente por una marca o una esquina achaflanada en el encapsulado. La polaridad correcta es esencial para la operación.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo detallado para garantizar una soldadura fiable sin dañar el LED.

• Temperatura Máxima del Cuerpo del Encapsulado (Tp):Máximo 260°C.
• Tiempo por Encima del Líquidus (TL=217°C):60 a 150 segundos.
• Tiempo dentro de 5°C de la Temperatura Máxima:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 3°C/segundo.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 6°C/segundo.
• Precalentamiento:150°C a 200°C durante 60-120 segundos.

Cumplir con este perfil es crítico para mantener la integridad de la unión soldada y prevenir el estrés térmico en el encapsulado del LED y la unión interna del chip.

6.2 Almacenamiento y Manejo

El rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C a +85°C. Los dispositivos deben mantenerse en empaques sensibles a la humedad hasta su uso y manejarse con precauciones contra ESD.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve para el ensamblaje automatizado pick-and-place. La cantidad máxima por carrete es de 5000 piezas. Se proporcionan las dimensiones del empaque de la cinta para facilitar la configuración del alimentador.

7.2 Sistema de Numeración de Piezas

El número de parte T3C**811A-***** se decodifica de la siguiente manera: 'T3C' indica el tipo de encapsulado 3030. Los caracteres subsiguientes especifican la CCT (por ejemplo, 27 para 2700K), la Reproducción Cromática (8 para Ra80), el número de chips en serie y en paralelo (1 y 1 respectivamente), un código de componente y un código de color (por ejemplo, R para la clasificación ANSI a 85°C). Este sistema permite una selección precisa de las características de rendimiento deseadas.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Gestión Térmica

Dada la disipación de potencia (hasta 1.12W a 350mA, 3.2V) y la resistencia térmica, es obligatorio un PCB de núcleo metálico (MCPCB) correctamente diseñado u otro método de disipación de calor. El objetivo es mantener la temperatura de unión lo más baja posible para maximizar la salida luminosa, la longevidad y la estabilidad del color. La Rth j-sp de 18°C/W es el punto de partida para calcular la resistencia térmica requerida del sistema.

8.2 Accionamiento Eléctrico

Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante sobre una fuente de voltaje constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El driver debe diseñarse para operar dentro de los Límites Absolutos Máximos, considerando tanto el lote de voltaje directo como el coeficiente de temperatura negativo del VF.

8.3 Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 120 grados hace que este LED sea adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia sin ópticas secundarias. Para haces enfocados, deben seleccionarse lentes o reflectores apropiados, considerando el patrón de emisión del LED y su tamaño físico.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Datos Técnicos)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre los valores de flujo luminoso 'Típ' y 'Mín'?

El valor 'Típ' (Típico) representa el rendimiento promedio o esperado bajo condiciones de prueba estándar. El valor 'Mín' (Mínimo) es el límite inferior garantizado para el producto. Los diseñadores deben usar el valor 'Mín' para cálculos conservadores de lúmenes del sistema, asegurando que el producto final cumpla sus objetivos de brillo.

9.2 ¿Puedo accionar este LED a 400mA continuamente?

Si bien el Límite Absoluto Máximo para la corriente directa continua es de 400mA, operar en este límite generará más calor (Potencia = IF * VF) y probablemente reducirá la vida útil y la eficiencia. La condición de prueba estándar y la mayoría de los datos de rendimiento se dan a 350mA, que se considera un punto de operación más óptimo para equilibrar la salida y la fiabilidad. Accionar a 400mA requiere una gestión térmica excepcional.

9.3 ¿Cómo beneficia la clasificación por elipse MacAdam de 5 pasos a mi aplicación?

Esta clasificación ajustada garantiza que los LED del mismo código de CCT (por ejemplo, 40R5) aparecerán virtualmente idénticos en color para el ojo humano cuando se coloquen uno al lado del otro. Esto es crítico en luminarias multi-LED (como luces de panel o downlights) para evitar variaciones de color desagradables, a menudo percibidas como un defecto de calidad.

10. Estudio de Caso de Diseño

Escenario:Diseñar un módulo de reemplazo LED downlight de 1200 lm.

Proceso de Diseño:

1. Selección del LED:Usando el LED de 4000K, Ra80, lote de flujo 2G (139-148 lm típ.). Usando el valor mínimo de 139 lm para un diseño conservador.
2. Cálculo de Cantidad:Lúmenes objetivo / Flujo mínimo por LED = 1200 / 139 ≈ 8.6 LED. Redondear a 9 LED.
3. Diseño Eléctrico:Planificar un arreglo serie-paralelo (por ejemplo, 3 cadenas de 3 LED en serie) para ser accionado por un driver de corriente constante. La corriente del driver se establece en 350mA por cadena. El voltaje directo por cadena (3 LED * ~3.2V) ≈ 9.6V. El driver debe proporcionar 350mA con un rango de voltaje de cumplimiento que cubra el rango del lote VF (por ejemplo, hasta 3*3.4V=10.2V).
4. Diseño Térmico:Potencia total ≈ 9 LED * 3.2V * 0.35A = 10.1W. Usando la Rth j-sp de 18°C/W y apuntando a una Tj máxima de 105°C en un ambiente de 55°C (ΔT=50°C), la resistencia térmica requerida del sistema desde la unión al ambiente es ΔT / Potencia = 50°C / 10.1W ≈ 4.95°C/W. Dado que la Rth j-sp interna del LED ya es de 18°C/W, es necesario un disipador de calor externo con una resistencia térmica muy baja, destacando la necesidad de un diseño efectivo de MCPCB y chasis.
5. Óptica/Mecánica:El amplio ángulo de visión de los LED permite una buena dispersión de la luz dentro del reflector o difusor del downlight.

11. Principios Técnicos

Este LED se basa en tecnología de semiconductores donde la corriente eléctrica que fluye a través de un chip (típicamente InGaN) causa la recombinación de electrones y huecos, emitiendo fotones en el espectro azul. Una capa de material de fósforo, depositada sobre el chip, absorbe una porción de esta luz azul y la re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida resulta en la percepción de luz blanca. La mezcla exacta de azul y amarillo (y a veces fósforo rojo para un CRI más alto) determina la Temperatura de Color Correlacionada (CCT). La eficiencia de este proceso de conversión, junto con la eficiencia eléctrica del chip, determina la eficacia luminosa general (lúmenes por vatio). El encapsulado está diseñado para proteger el chip, proporcionar conexiones eléctricas y gestionar el calor generado, ya que el exceso de calor degrada tanto el chip como el fósforo, reduciendo la salida de luz y cambiando el color.

12. Tendencias de la Industria

La industria LED continúa enfocándose en aumentar la eficacia luminosa (lm/W) y mejorar la calidad del color (CRI más alto con mejor reproducción espectral, especialmente R9 para rojos). Existe una fuerte tendencia hacia la estandarización de encapsulados (como el 3030) para simplificar las cadenas de suministro y el diseño de luminarias. Otra tendencia significativa es la integración de más inteligencia, avanzando hacia sistemas conectados de blanco ajustable (control de CCT e intensidad). Además, la fiabilidad y la vida útil bajo operación a alta temperatura se mejoran constantemente a través de avances en tecnología de chips, estabilidad del fósforo y materiales de encapsulado. La búsqueda de la sostenibilidad también impulsa una mayor eficiencia y ciclos de vida del producto más largos.