Hoja de Datos de LED Blanco SMD 5050 - Tamaño 5.0x5.0x1.9mm - Voltaje 25V - Potencia 5W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de la serie T5C de componentes LED blancos de alta potencia y visión superior en encapsulado SMD 5050. Diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación general, este LED combina un encapsulado térmicamente mejorado con una alta salida de flujo luminoso y un amplio ángulo de visión. Es apto para procesos de soldadura por reflujo y cumple con los estándares medioambientales pertinentes.

1.1 Ventajas Principales

• Diseño de Encapsulado Térmicamente Mejorado:Optimizado para una disipación de calor eficiente, soporta corrientes de alimentación más altas y mejora la longevidad.
• Alta Salida de Flujo Luminoso:Proporciona altos niveles de brillo, adecuados para luminarias de reemplazo y de iluminación general.
• Alta Capacidad de Corriente:Corriente directa nominal (IF) de 200mA, con un máximo en pulso de 330mA.
• Tamaño Compacto del Encapsulado (5050):La huella de 5.0mm x 5.0mm permite diseños de PCB de alta densidad.
• Amplio Ángulo de Visión (120°):Proporciona una iluminación uniforme en un área extensa.
• Libre de Plomo y Cumple con RoHS:Apto para su uso en productos que requieren cumplimiento con directivas medioambientales.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED está diseñado para una variedad de aplicaciones de iluminación interior y arquitectónica donde la fiabilidad, el brillo y la calidad del color son primordiales.

• Iluminación Interior:Downlights, paneles de luz y otras luminarias empotradas.
• Retrofits (Reemplazo):Reemplazo directo de fuentes de iluminación tradicionales en luminarias existentes.
• Iluminación General:Iluminación de tareas, iluminación de acento e iluminación de áreas.
• Iluminación Arquitectónica / Decorativa:Iluminación de aleros, señalización y elementos de iluminación estética.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del LED bajo condiciones de prueba estándar (Tj = 25°C, IF = 200mA).

2.1 Características Electro-Ópticas

Las métricas de rendimiento principales definen la salida de luz y la calidad del color. Las mediciones se toman típicamente a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa de 200mA.

Notas Clave:La tolerancia del flujo luminoso es de ±7%. La tolerancia de medición del Índice de Reproducción Cromática (Ra) es de ±2. Las versiones de CRI más alto (Ra90) ofrecen una fidelidad de color superior, pero con una salida de lúmenes ligeramente reducida en comparación con los bins Ra70 y Ra80.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos son los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

Consideración de Diseño:El valor de Corriente Directa en Pulso (IFP) aplica solo bajo condiciones específicas: ancho de pulso ≤ 100μs y ciclo de trabajo ≤ 1/10. Exceder cualquier límite absoluto máximo puede alterar las propiedades del dispositivo y provocar fallos.

2.3 Características Eléctricas y Térmicas

Estos parámetros definen el comportamiento operativo en condiciones normales.

Notas Clave:La tolerancia del voltaje directo es de ±3%. El valor de la resistencia térmica es crítico para el diseño de gestión térmica; un valor más bajo indica una mejor transferencia de calor desde la unión del LED al PCB. La clasificación ESD de 1000V HBM requiere precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins según su rendimiento medido. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de la aplicación.

3.1 Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza sigue un código estructurado:T5C***82C-R****. Los elementos clave incluyen:

• X1 (Código de Tipo):"5C" indica el encapsulado 5050.
• X2 (Código de CCT):ej., "27" para 2700K, "40" para 4000K, "65" para 6500K.
• X3 (Código de Reproducción Cromática):"7" para Ra70, "8" para Ra80, "9" para Ra90.
• X4 & X5 (Configuración del Chip):Indica el número de chips LED en serie y en paralelo dentro del encapsulado (1-Z).
• X7 (Código de Color):Define el estándar de clasificación de cromaticidad (ej., ANSI, ERP).

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se agrupan por su salida luminosa mínima y máxima a 200mA. Por ejemplo, para un LED de 4000K, Ra80:

• Código GN:600 lm (Mín) a 650 lm (Máx)
• Código GP:650 lm (Mín) a 700 lm (Máx)
• Código GQ:700 lm (Mín) a 750 lm (Máx)

Seleccionar un bin más alto (ej., GQ) garantiza un brillo mínimo más alto.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Para ayudar en el diseño del driver y el emparejamiento de corriente, los LEDs también se clasifican por voltaje directo (VF).

• Código 6D:VF = 22V a 24V
• Código 6E:VF = 24V a 26V
• Código 6F:VF = 26V a 28V

3.4 Clasificación por Cromaticidad

El punto de color (coordenadas x, y en el diagrama CIE) está estrictamente controlado. La especificación hace referencia a una elipse MacAdam de 5 pasos, lo que significa que todos los LEDs dentro de un bin dado son visualmente indistinguibles en color bajo condiciones de visión estándar. Se proporcionan las coordenadas centrales y los parámetros de la elipse para cada CCT a temperaturas de unión de 25°C y 85°C, teniendo en cuenta el desplazamiento de color con la temperatura. Se aplica la clasificación Energy Star para todos los CCT desde 2600K hasta 7000K.

4. Curvas de Rendimiento y Análisis Espectral

La hoja de datos incluye representaciones gráficas de aspectos clave del rendimiento.

4.1 Distribución Espectral de Potencia

Se proporcionan espectros separados para las versiones Ra≥70, Ra≥80 y Ra≥90. Los espectros de CRI más alto mostrarán una curva más llena a lo largo del espectro visible, particularmente en las regiones roja y cian, lo que conduce a una reproducción cromática más precisa.

4.2 Distribución del Ángulo de Visión

Un diagrama polar ilustra el patrón de radiación espacial. El típico ancho total a media potencia (FWHM) de 120° indica una distribución Lambertiana o casi Lambertiana, donde la intensidad de la luz es máxima a 0° (perpendicular a la superficie del LED) y disminuye siguiendo una ley del coseno.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado SMD 5050 tiene las siguientes dimensiones críticas (en mm, tolerancia ±0.1mm a menos que se indique lo contrario):

• Tamaño Total:5.00 (L) x 5.18 (A) x 1.90 (H) máx.
• Área del Chip LED:4.20 x 4.54.
• Separación y Tamaño de Terminales:Se muestra el patrón detallado de las almohadillas para una formación óptima de la soldadura y conexión térmica.

5.2 Identificación de Polaridad

El diagrama de vista inferior marca claramente las almohadillas del cátodo y el ánodo. La polaridad correcta es esencial durante el montaje del PCB para evitar daños por polarización inversa.

5.3 Configuración Interna

La notación "8 Series 2 Paralelo" sugiere que el encapsulado contiene múltiples chips LED conectados en una matriz combinada serie-paralelo para lograr el alto voltaje directo especificado (~25V) y la capacidad de corriente.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de reflujo detallado para garantizar soldaduras fiables sin dañar el LED. Los parámetros clave incluyen:

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

Consideración Crítica:Cumplir con este perfil es vital. Una temperatura o tiempo excesivos pueden degradar los materiales internos del LED (epoxi, fósforo) y las interconexiones de soldadura, lo que lleva a fallos prematuros o pérdida de rendimiento.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Aunque no se detalla explícitamente en el extracto proporcionado, basándose en la clasificación de temperatura de almacenamiento (Tstg: -40 a +85°C), los componentes deben almacenarse en un ambiente fresco y seco. Se recomiendan las precauciones estándar de nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) para componentes SMD, y los LEDs deben hornearse antes del reflujo si el embalaje ha estado expuesto a la humedad ambiental durante períodos prolongados.

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Gestión Térmica

Con una disipación de potencia de hasta 5.94W y una resistencia térmica de 3°C/W (unión a punto de soldadura), un disipador de calor efectivo es imprescindible. El PCB debe utilizar un PCB de núcleo metálico (MCPCB) u otro sustrato térmicamente conductor. El aumento de temperatura calculado desde el punto de soldadura hasta la unión es ΔT = Potencia * Rth j-sp. Por ejemplo, a 5W, ΔT = 15°C. La temperatura del punto de soldadura debe mantenerse lo suficientemente baja para garantizar que la temperatura de unión (Tj) permanezca por debajo de su valor máximo de 120°C durante la operación.

7.2 Alimentación Eléctrica

Un driver de corriente constante es obligatorio para la operación del LED. El driver debe especificarse para una corriente de salida de 200mA (o menor, si se requiere atenuación) y un rango de voltaje de cumplimiento que cubra el rango de voltaje directo del LED (ej., 22-28V). Para diseños que utilizan múltiples LEDs, la conexión en serie es común debido al alto Vf; la conexión en paralelo requiere un equilibrio de corriente cuidadoso.

7.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120° es adecuado para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y difusa. Para haces más enfocados, serán necesarias ópticas secundarias (lentes o reflectores). El diseño de visión superior significa que la luz se emite principalmente perpendicularmente al plano de montaje.

8. Comparación y Diferenciación

En comparación con los LEDs de potencia media estándar (ej., encapsulados 2835, 3030), este LED 5050 ofrece un flujo luminoso significativamente mayor por encapsulado, reduciendo el número de componentes necesarios para una salida de luz dada. Su mayor voltaje directo reduce los requisitos de corriente para una potencia dada, lo que puede minimizar las pérdidas resistivas en las pistas y conectores. La principal desventaja es el mayor desafío de gestión térmica debido a la mayor densidad de potencia.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

9.1 ¿Puedo alimentar este LED a 150mA en lugar de 200mA?

Sí, alimentar a una corriente más baja reducirá la salida de luz (aproximadamente proporcional a la corriente) y mejorará significativamente la eficacia (lúmenes por vatio) y la vida útil debido a una menor temperatura de unión.

9.2 ¿Cuál es la vida útil esperada (L70/B50)?

Aunque no se establece explícitamente en esta hoja de datos, la vida útil del LED es principalmente una función de la temperatura de unión. Operar el LED muy dentro de sus especificaciones, particularmente manteniendo Tj baja a través de un buen diseño térmico, es la clave para lograr una larga vida (típicamente 50,000 horas hasta L70 o más).

9.3 ¿Cómo varía el color con la temperatura y a lo largo del tiempo?

Las coordenadas de cromaticidad se especifican tanto a 25°C como a 85°C, mostrando el desplazamiento esperado. Generalmente, los LEDs blancos cambian ligeramente de color a medida que aumenta la temperatura. A largo plazo, una gestión térmica adecuada minimiza la degradación del fósforo, que es la principal causa del desplazamiento de color y la depreciación del flujo luminoso.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un módulo LED retrofit de 1200 lm, 4000K, Ra80 para reemplazar una lámpara halógena de 20W.

1. Selección de Componentes:Elegir LED 4000K, Ra80, bin de Flujo Luminoso GP (Mín 650lm) o GQ (Mín 700lm).
2. Cálculo de Cantidad:Para bin GP: 1200 lm / 650 lm = ~1.85 LEDs. Usar 2 LEDs en serie para ~1300-1400 lm, luego atenuar ligeramente si es necesario.
3. Especificación del Driver:Seleccionar un driver de corriente constante: Salida = 200mA, el rango de voltaje debe cubrir 2 * VF (ej., 2 * 24-28V = 48-56V).
4. Diseño Térmico:Potencia total ≈ 2 LEDs * (25V * 0.2A) = 10W. Usar un MCPCB con un disipador de calor capaz de disipar 10W manteniendo la temperatura del punto de soldadura del LED lo suficientemente baja para mantener Tj<120°C en el ambiente de la luminaria.
5. Diseño del PCB:Seguir el patrón recomendado de almohadillas de soldadura. Usar pistas anchas para las rutas de alta corriente. Asegurar un aislamiento eléctrico adecuado para el alto voltaje.

11. Principio de Funcionamiento

Un LED blanco es fundamentalmente un diodo semiconductor. Cuando está polarizado en directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). Esta luz primaria está típicamente en el espectro azul o ultravioleta. Para crear luz blanca, se aplica un recubrimiento de fósforo sobre el chip semiconductor. Este fósforo absorbe una porción de la luz azul/UV primaria y la reemite como luz a través de un espectro más amplio (amarillo, rojo, verde). La combinación de la luz azul restante y la luz convertida por el fósforo da como resultado la percepción de luz blanca. La Temperatura de Color Correlacionada (CCT) y el Índice de Reproducción Cromática (CRI) se controlan mediante la composición precisa y el grosor de la capa de fósforo.

12. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LEDs SMD de alta potencia continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor consistencia de color y una mayor fiabilidad. Las tendencias incluyen la adopción de nuevas tecnologías de fósforo (ej., puntos cuánticos, fósforo en vidrio) para una mejor reproducción cromática y estabilidad, y el uso de materiales de encapsulado cerámicos u otros avanzados para un rendimiento térmico superior. También existe un impulso hacia factores de forma y huellas estandarizadas para simplificar el diseño y la fabricación en toda la industria de la iluminación. Los principios de gestión térmica y alimentación de corriente constante siguen siendo fundamentales para todas las aplicaciones de LED de alta potencia.