Hoja de Datos del LED Blanco T3C Serie 3030 - Dimensiones 3.0x3.0x0.69mm - Voltaje 5.9V - Potencia 0.71W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LED blanco T3C Serie 3030 es un dispositivo de montaje superficial de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de iluminación general. Cuenta con un encapsulado compacto y un diseño térmicamente mejorado, lo que permite una operación confiable a corrientes de accionamiento elevadas. El LED emite luz blanca con un ángulo de visión amplio, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Salida de Flujo Luminoso:Proporciona altos niveles de brillo, optimizando la eficiencia para los diseños de iluminación.
• Encapsulado Térmicamente Mejorado:El diseño mejora la disipación de calor desde la unión del LED, soportando corrientes de accionamiento más altas y contribuyendo a una mayor vida operativa.
• Alta Capacidad de Corriente:Clasificado para una corriente directa continua de hasta 200mA, con una clasificación en pulso de 300mA.
• Ángulo de Visión Amplio:Un ángulo de visión típico (2θ1/2) de 120 grados asegura una amplia distribución de la luz.
• Cumple con RoHS y Libre de Plomo:Fabricado para cumplir con las directivas RoHS y es adecuado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo.

1.2 Mercados Objetivo y Aplicaciones

Este LED es versátil y se dirige a varios segmentos de iluminación:

• Lámparas de Reemplazo:Reemplazo directo de fuentes de luz tradicionales en luminarias existentes.
• Iluminación General:Fuente de luz principal en luminarias residenciales, comerciales e industriales.
• Retroiluminación de Señalización:Iluminación para letreros interiores y exteriores.
• Iluminación Arquitectónica y Decorativa:Iluminación de acento, iluminación de alero y otras aplicaciones de iluminación estética.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

Las métricas clave de rendimiento se miden a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa (IF) de 120mA, que es la condición de prueba recomendada.

• Flujo Luminoso:La salida varía con la Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (IRC). Por ejemplo, un LED de 4000K con IRC 80 (Ra80) tiene un flujo luminoso típico de 117 lúmenes (mín. 110 lm). Las versiones de IRC más alto (Ra90) tienen una salida ligeramente menor (ej., 96 lm típicos para 4000K).
• Voltaje Directo (VF):El valor típico es 5.9V, con un rango de 5.6V a 6.4V a 120mA. Este parámetro se clasifica para un control de diseño más estricto.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo de media intensidad es típicamente de 120 grados.
• Índice de Reproducción Cromática (IRC/Ra):Disponible en tres grados: Ra70, Ra80 y Ra90, con una tolerancia de medición de ±2.

2.2 Características Eléctricas y Límites Absolutos

Comprender los límites es crucial para un diseño confiable.

• Límites Absolutos Máximos:
  • Corriente Directa Continua (IF): 200 mA
  • Corriente Directa Pico (IFP): 300 mA (Ancho de pulso ≤100μs, Ciclo de trabajo ≤1/10)
  • Disipación de Potencia (PD): 1280 mW
  • Voltaje Inverso (VR): 5 V
  • Temperatura de Unión (Tj): 120 °C
  • Temperatura de Operación (Topr): -40°C a +105°C
• Características Eléctricas:
  • Corriente Inversa (IR): Máximo 10 μA a VR=5V.
  • Resistencia a Descarga Electroestática (ESD): 1000V (Modelo de Cuerpo Humano).

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad.

• Resistencia Térmica (Rth j-sp):La resistencia térmica desde la unión del LED hasta el punto de soldadura en un MCPCB es típicamente de 13 °C/W. Este valor es clave para calcular el aumento de temperatura de unión esperado bajo condiciones de operación dadas.
• Los gráficos de rendimiento (Fig. 7, 8, 10) muestran la relación entre la temperatura ambiente, el voltaje directo, el flujo luminoso y la corriente máxima permitida, enfatizando la necesidad de un disipador de calor efectivo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Los LEDs se clasifican en lotes para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los lotes de flujo se definen por un código de letra (ej., 5F, 5G) con valores mínimos y máximos de lúmenes. La estructura de clasificación es específica para cada combinación de CCT e IRC. Por ejemplo, un LED de 4000K Ra80 tiene lotes que van desde 5G (110-115 lm) hasta 5K (125-130 lm).

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje se clasifica en cuatro códigos: Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V) y C4 (6.2-6.4V). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con tolerancias de voltaje más estrictas para un rendimiento del driver más predecible.

3.3 Clasificación por Cromaticidad (Color)

Las coordenadas de cromaticidad (x, y) se controlan dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos para cada lote de CCT (ej., 27R5 para 2700K, 40R5 para 4000K). Esto asegura una diferencia de color perceptible muy pequeña entre LEDs del mismo lote. La clasificación sigue las pautas Energy Star para 2600K-7000K.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos que ilustran comportamientos clave.

• Fig. 5 - Corriente Directa vs. Intensidad Relativa:Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación.
• Fig. 6 - Corriente Directa vs. Voltaje Directo:Ilustra la curva característica IV, que es esencial para el diseño del driver.
• Fig. 7 - Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo:Demuestra el efecto de extinción térmica; la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (y por lo tanto la de unión).
• Fig. 8 - Temperatura Ambiente vs. Voltaje Directo Relativo:Muestra que el voltaje directo disminuye al aumentar la temperatura, una característica de los diodos semiconductores.
• Fig. 9 - Ts vs. Desplazamiento CIE x, y:Grafica cómo las coordenadas de cromaticidad se desplazan con la temperatura del punto de soldadura (Ts).
• Fig. 10 - Corriente Directa Máxima vs. Temperatura Ambiente:Una curva de reducción de potencia que define la corriente de operación segura máxima a medida que aumenta la temperatura ambiente.
• Fig. 1-3 - Espectro de Color:Muestran la distribución espectral de potencia para diferentes niveles de IRC (Ra70, Ra80, Ra90), destacando el espectro más completo de los LEDs de alto IRC.
• Fig. 4 - Distribución del Ángulo de Visión:Un gráfico polar de la intensidad luminosa relativa versus el ángulo, confirmando el patrón de haz amplio de 120 grados.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene una huella cuadrada de 3.0mm x 3.0mm. La altura total del encapsulado es de 0.69mm. Los pads de soldadura están ubicados en la parte inferior del encapsulado.

5.2 Diseño de Pads de Soldadura e Identificación de Polaridad

El diagrama de vista inferior muestra claramente los pads del ánodo y el cátodo. El cátodo se identifica típicamente por una marca o una esquina achaflanada en el encapsulado. Se proporcionan las dimensiones recomendadas del patrón de pads de soldadura para asegurar una soldadura y conexión térmica adecuadas con el PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El LED es adecuado para procesos de soldadura por reflujo sin plomo. La temperatura máxima de soldadura (Tsld) se especifica como 230°C o 260°C durante una duración de 10 segundos. Es crítico seguir el perfil de reflujo recomendado para evitar daños térmicos al encapsulado del LED o al chip interno.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

• Protección contra ESD:Aunque está clasificado para 1000V HBM, se deben observar las precauciones estándar contra ESD durante la manipulación.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en un ambiente con temperatura entre -40°C y +85°C y baja humedad. La información del nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) debe confirmarse con el fabricante.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilizar métodos y solventes compatibles con el material encapsulante del LED.

7. Información de Pedido y Numeración de Parte

El número de parte sigue la estructura: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10].

• X1 (Código de Tipo):"3C" para el encapsulado 3030.
• X2 (Código de CCT):ej., "27" para 2700K, "40" para 4000K.
• X3 (Código de IRC):"7" para Ra70, "8" para Ra80, "9" para Ra90.
• X4 (Chips en Serie):Número de chips en serie (1-Z).
• X5 (Chips en Paralelo):Número de chips en paralelo (1-Z).
• X6 (Código de Componente):Designación interna (A-Z).
• X7 (Código de Color):Especifica el estándar de clasificación (ej., M para ANSI, R para ANSI a 85°C).

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Selección del Driver

Dado el voltaje directo típico de 5.9V a 120mA, un driver de LED de corriente constante es obligatorio. La corriente de salida del driver debe establecerse en función del brillo deseado y del diseño térmico. El driver debe cumplir con los límites absolutos máximos, especialmente el límite de corriente continua de 200mA.

8.2 Diseño de Gestión Térmica

Con una resistencia térmica de 13°C/W (unión a punto de soldadura), un disipador de calor efectivo es no negociable para operación a alta corriente. El PCB debe usar un sustrato de núcleo metálico (MCPCB) u otro sustrato térmicamente mejorado. No se debe exceder la temperatura máxima de unión de 120°C. Utilice la curva de reducción de potencia (Fig. 10) y la resistencia térmica para calcular el rendimiento requerido del disipador.

8.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados es adecuado para aplicaciones que requieren luz amplia y difusa. Para haces más enfocados, se requerirán ópticas secundarias (lentes). Se debe evaluar la uniformidad espacial del color, especialmente al mezclar LEDs de diferentes lotes de flujo o cromaticidad.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con encapsulados más pequeños como 2835 o 3014, el encapsulado 3030 ofrece una ruta térmica y un área de pad más grandes, permitiendo una mayor disipación de potencia y corrientes de accionamiento, lo que se traduce en una mayor salida de lúmenes por dispositivo. Su voltaje directo típico de 5.9V es más alto que el de los LEDs estándar de clase 3V, lo que puede influir en la elección de la topología del driver (ej., buck vs. boost). La disponibilidad de versiones de alto IRC (Ra90) lo hace competitivo para aplicaciones de iluminación de calidad donde la reproducción cromática es crítica.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

Aunque el máximo absoluto es 200mA, la condición estándar de prueba y clasificación es 120mA. Este es un punto de operación típico que equilibra salida, eficiencia y confiabilidad. La corriente de operación real debe determinarse en función del diseño térmico y del flujo luminoso requerido.

10.2 ¿Cómo afecta el IRC a la salida de luz?

Los LEDs de IRC más alto (Ra90) típicamente tienen un flujo luminoso entre un 10-20% menor en comparación con las versiones Ra70 de la misma CCT, ya que lograr una mejor reproducción cromática a menudo implica un espectro más amplio o equilibrado de manera diferente que puede sacrificar algo de eficacia luminosa.

10.3 ¿Qué significa la elipse MacAdam de 5 pasos?

Define el área en el diagrama de cromaticidad CIE dentro de la cual la diferencia de color entre dos LEDs es imperceptible para el ojo humano promedio bajo condiciones de visión estándar. Una elipse de 5 pasos es una tolerancia estrecha, que asegura una excelente consistencia de color.

10.4 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?

No. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Una fuente de voltaje constante conduciría a un flujo de corriente incontrolado, probablemente excediendo la clasificación máxima y causando una falla inmediata. Utilice siempre un driver de corriente constante.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Tubo LED de Reemplazo

En un reemplazo de tubo LED T8, múltiples LEDs 3030 pueden disponerse linealmente en un MCPCB estrecho. Su alta salida de lúmenes permite que menos LEDs alcancen el brillo objetivo, simplificando el circuito. El amplio ángulo de visión ayuda a lograr una distribución de luz uniforme desde el tubo. El driver está diseñado para proporcionar una corriente constante (ej., 120mA) a una cadena en serie de LEDs, con el voltaje total determinado por el número de LEDs en serie.

11.2 Downlight de Alto IRC

Para un downlight residencial que requiere una excelente reproducción cromática (Ra90), el LED 3030 en CCT 2700K o 3000K es una opción adecuada. Los LEDs se montan en un MCPCB circular con un disipador de calor integrado. Se puede utilizar un driver de corriente constante con capacidad de regulación (ej., 0-10V o TRIAC). El diseño térmico asegura que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 85°C para una vida útil y estabilidad de color óptimas.

12. Introducción al Principio de Operación

Un LED blanco es fundamentalmente un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). Esta luz primaria es típicamente azul o ultravioleta. Para crear luz blanca, se deposita una capa de fósforo sobre o alrededor del chip semiconductor. Este fósforo absorbe una porción de la luz azul/UV primaria y la re-emite como luz de longitudes de onda más largas (amarilla, roja). La mezcla de la luz azul no convertida y la luz amarilla/roja convertida aparece blanca al ojo humano. La mezcla exacta de fósforos determina la CCT (blanco cálido, blanco frío) y el IRC del LED.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia general en LEDs de potencia media como el 3030 es hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio) y una confiabilidad mejorada a temperaturas de operación más altas. Hay un desarrollo continuo en la tecnología de fósforos para lograr valores de IRC más altos con menos sacrificio en eficacia, y para mejorar la consistencia y estabilidad del color a lo largo del tiempo y la temperatura. La tecnología de encapsulado también está evolucionando para reducir aún más la resistencia térmica, permitiendo una mayor densidad de potencia. Además, hay un enfoque en mejorar la eficiencia de extracción de luz del encapsulado para maximizar la salida. La industria también está trabajando en estandarizar métricas como la vida útil (L70, L90) y el mantenimiento de la cromaticidad bajo varias condiciones de estrés para proporcionar datos más confiables para el diseño de sistemas de iluminación.