Especificación Técnica LED Blanco PLCC-2 - Tamaño 2,8x3,5x0,7mm - Voltaje 3,15V - Potencia 0,594W

1. Visión General del Producto

Este documento proporciona una especificación técnica completa para un diodo emisor de luz (LED) blanco de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de iluminación general. El dispositivo utiliza un chip LED azul combinado con un recubrimiento de fósforo para producir luz blanca, un método común y eficiente en la tecnología de iluminación de estado sólido. El producto está alojado en un encapsulado de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chips con Pistas Plásticas), ampliamente adoptado en la industria por su fiabilidad y compatibilidad con procesos de ensamblaje automatizado. El LED se caracteriza por su amplio ángulo de visión y su rendimiento óptico consistente, lo que lo hace adecuado para una variedad de soluciones de iluminación interior donde se requiere una distribución uniforme de la luz.

1.1 Características

• Diseño de encapsulado PLCC-2 para una estructura mecánica robusta y buena gestión térmica.
• Ángulo de visión extremadamente amplio, típicamente 120 grados, asegurando una cobertura de iluminación extensa.
• Totalmente compatible con los procesos estándar de ensamblaje SMT (Tecnología de Montaje Superficial) y de soldadura por reflujo, facilitando la fabricación en volumen.
• Disponible empaquetado en cinta y carrete para equipos automáticos de pick-and-place.
• El nivel de sensibilidad a la humedad se clasifica como Nivel 3, lo que indica requisitos específicos de manipulación y almacenamiento para prevenir daños inducidos por la humedad durante el reflujo.
• Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), asegurando que el producto esté libre de materiales peligrosos especificados.

1.2 Aplicación

Las principales áreas de aplicación para este LED incluyen iluminación general interior, iluminación de bombillas de recambio y varios otros escenarios de iluminación interior. Sus parámetros están optimizados para tareas que requieren una buena reproducción cromática y una salida de luz eficiente, como en iluminación residencial, downlights comerciales y luminarias decorativas. La combinación de su factor de forma y rendimiento lo convierte en un componente versátil para diseñadores e ingenieros de iluminación.

2. Parámetros Técnicos Detallados y Análisis

Las siguientes secciones profundizan en los parámetros críticos eléctricos, ópticos y térmicos que definen el rendimiento del LED. Comprender estos parámetros es esencial para un diseño de circuito y una integración de sistema adecuados que garanticen la longevidad y una salida de luz óptima.

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

Todas las mediciones se especifican a una temperatura del punto de soldadura (Ts) de 25°C. Los parámetros clave se resumen a continuación, con un análisis detallado de cada uno.

• Tensión Directa (VF): A una corriente de prueba (IF) de 150 mA, la tensión directa tiene un mínimo de 3,0 V, un valor típico de 3,15 V y un máximo de 3,3 V. Este parámetro es crucial para el diseño del driver; se recomienda una fuente de corriente constante para asegurar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica, ya que la tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo.
• Corriente Inversa (IR): Con una tensión inversa (VR) de 5 V aplicada, la corriente inversa máxima es de 10 µA. Esto indica la calidad de la unión p-n del chip LED y su capacidad para soportar pequeños sesgos inversos que pueden ocurrir en transitorios del circuito.
• Flujo Luminoso (Φ): La salida total de luz, medida en lúmenes (lm), varía dependiendo del bin de temperatura de color correlacionada (CCT) de la variante específica del producto. Por ejemplo, para una variante de blanco cálido (rango CCT 2580-2880 K), el flujo luminoso es típicamente de 58 lm a 150 mA. Variantes de blanco más frío (p. ej., 5320-6090 K) ofrecen un flujo típico de 66 lm. Esta clasificación en bins permite a los diseñadores seleccionar el brillo apropiado para su requisito de temperatura de color.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): El ángulo de visión total a media intensidad es típicamente de 120 grados. Este ángulo amplio es ideal para aplicaciones que requieren luz difusa, no direccional, reduciendo la necesidad de ópticas secundarias en muchos dispositivos de iluminación general.
• Índice de Reproducción Cromática (CRI): El CRI se especifica con un mínimo de 80 y un valor típico de 82. Esta métrica indica con qué precisión la luz LED reproduce los colores en comparación con una fuente de luz natural. Un CRI superior a 80 se considera bueno para iluminación general interior, lo que hace que este LED sea adecuado para entornos donde la percepción del color es importante.
• Resistencia Térmica (R_THJ-S)): La resistencia térmica unión-punto de soldadura tiene un valor máximo de 30 °C/W. Este es un parámetro crítico para la gestión térmica. Cuanto menor sea este valor, más eficientemente se conducirá el calor lejos de la unión del LED. Es necesario un diseño adecuado de PCB con suficientes vías térmicas y área de cobre para mantener una baja temperatura de unión, lo que impacta directamente en la vida útil del LED y el mantenimiento de la luminosidad.
• Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD): El dispositivo puede soportar un pulso ESD según el modelo del cuerpo humano (HBM) de hasta 2000 V. Este nivel de protección es estándar para la mayoría de los LEDs y ayuda a prevenir daños durante la manipulación y el ensamblaje, pero aún deben observarse las precauciones estándar contra ESD.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Operar el dispositivo más allá de estos límites puede causar daños permanentes. Los límites se definen a una temperatura ambiente de 25°C.

• Disipación de Potencia (P_D)): 594 mW. Esta es la potencia máxima permitida que puede disiparse en forma de calor. Superar este límite corre el riesgo de sobrecalentar la unión.
• Corriente Directa (I_F)): 180 mA en continuo. Esta es la corriente máxima de corriente continua recomendada para una operación confiable a largo plazo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP)): 240 mA, pero solo bajo condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso de 10 ms). Esto permite un sobremando breve en aplicaciones como atenuación o sensado.
• Tensión Inversa (V_R)): 5 V. Aplicar una tensión inversa más alta puede provocar la ruptura de la unión.
• Temperatura de Funcionamiento y Almacenamiento: -40°C a +100°C. Este amplio rango asegura fiabilidad en diversas condiciones ambientales.
• Temperatura de Unión (T_J)): 125°C máximo. La temperatura real de la unión durante el funcionamiento debe calcularse en base a la resistencia térmica y la disipación de potencia para asegurar que se mantenga por debajo de este límite para una fiabilidad a largo plazo.

2.3 Sistema de Bins para Tensión Directa y Flujo Luminoso

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos del sistema para caída de tensión y brillo.

• Clasificación en Bins de Tensión Directa: A IF=150 mA, la tensión directa se categoriza en tres bins: H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V) e I1 (3,2-3,3 V). Esto ayuda a emparejar LEDs en cadenas en serie para prevenir desequilibrios de corriente.
• Clasificación en Bins de Flujo Luminoso: El flujo luminoso se clasifica en cuatro categorías: SHA (55-60 lm), TEA (60-65 lm), TFA (65-70 lm) y TGA (70-75 lm). Estos bins suelen estar vinculados a la variante de temperatura de color, como se muestra en la tabla de parámetros del producto.
• Clasificación en Bins de Coordenadas de Color: El documento incluye un diagrama de cromaticidad CIE con regiones cuadriláteras definidas (p. ej., A27, A30, A35 hasta 65K) que especifican las coordenadas de color (x, y) aceptables para cada bin de punto blanco. Esta clasificación precisa garantiza una estrecha consistencia de color dentro de un lote de LEDs, lo cual es crítico para aplicaciones donde se usan múltiples LEDs juntos y la mezcla de colores debe ser uniforme.

2.4 Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a curvas típicas de características ópticas, los gráficos específicos de corriente versus flujo luminoso (curva L-I), tensión directa versus temperatura y distribución espectral de potencia no se proporcionan en el texto. Sin embargo, en base a los parámetros dados, se pueden inferir tendencias generales de rendimiento. El flujo luminoso es aproximadamente lineal con la corriente en el rango de operación recomendado. La tensión directa disminuirá a medida que aumente la temperatura de unión. La salida espectral dependerá de la mezcla de fósforo utilizada para el bin CCT específico, siendo los blancos cálidos los que tienen más energía en la parte roja del espectro y los blancos fríos los que tienen más contenido azul/verde. Los diseñadores deben consultar la hoja de datos completa del fabricante para obtener datos gráficos para modelar con precisión el rendimiento del sistema.

3. Información Mecánica y del Encapsulado

Las dimensiones físicas y el diseño son críticos para el diseño de la huella de la PCB y para asegurar la correcta formación de la junta de soldadura.

3.1 Dimensiones y Dibujos del Encapsulado

El encapsulado del LED tiene un tamaño de cuerpo de aproximadamente 2,80 mm de longitud, 3,50 mm de ancho y 0,70 mm de altura (excluyendo las patillas). Todas las tolerancias dimensionales son ±0,05 mm a menos que se indique lo contrario. El encapsulado incluye dos patillas para la conexión eléctrica.

3.2 Identificación de Polaridad y Patrón de Soldadura

El ánodo (A, positivo) y el cátodo (C, negativo) están claramente marcados. Se proporciona el patrón de almohadillas de soldadura recomendado en la PCB para asegurar una conexión mecánica y eléctrica fiable mientras se permite un alivio térmico adecuado. El diseño de la almohadilla ayuda a lograr un buen filete de soldadura durante el proceso de reflujo.

4. Empaquetado, Manipulación y Fiabilidad

4.1 Especificación de Empaquetado

Los LEDs se suministran en cinta portadora huecograbada enrollada en carretes, apta para el ensamblaje SMT automatizado. Se especifican dimensiones detalladas para los huecos de la cinta portadora y del carrete para asegurar la compatibilidad con sistemas de alimentación estándar. Una etiqueta en el carrete proporciona información de trazabilidad como número de pieza, cantidad y código de lote.

4.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Como dispositivo de sensibilidad a la humedad de Nivel 3, el producto debe almacenarse en un entorno seco (típicamente por debajo de 30°C/60% HR) en su bolsa barrera de humedad original. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) en condiciones de planta de fábrica o volver a secarse según las pautas estándar IPC/JEDEC antes de la soldadura por reflujo para prevenir el daño por "popcorn".

4.3 Descripción General de las Pruebas de Fiabilidad

El producto se somete a una serie de pruebas de fiabilidad para garantizar su rendimiento bajo diversas condiciones de estrés. Las pruebas comunes incluyen almacenamiento a alta temperatura, almacenamiento a baja temperatura, ciclado térmico, pruebas de humedad y resistencia al calor de soldadura. Se definen condiciones específicas y criterios de aprobación/rechazo (p. ej., límites para cambios en la tensión directa o intensidad luminosa) para garantizar una larga vida operativa, típicamente superior a 50.000 horas en condiciones de funcionamiento adecuadas.

5. Instrucciones para Soldadura por Reflujo SMT

Para lograr juntas de soldadura fiables sin dañar el LED, debe usarse un perfil de reflujo controlado.

• Tipo de Perfil: Se recomienda un perfil de reflujo por convección estándar.
• Temperatura Máxima: La temperatura máxima del cuerpo durante el reflujo no debe exceder la temperatura nominal (implícita por la sensibilidad a la humedad y los límites del material del encapsulado, típicamente alrededor de 260°C durante unos segundos).
• Precalentamiento y Remojo: Es necesaria una zona de precalentamiento gradual para activar el fundente y llevar lentamente todo el conjunto a una temperatura uniforme, minimizando el choque térmico.
• Tiempo por Encima del Líquido (TAL): El tiempo que la pasta de soldadura está en estado fundido debe controlarse para asegurar una buena humectación sin un crecimiento excesivo de intermetálicos o estrés en el componente.
• Es fundamental seguir las recomendaciones específicas del perfil, incluidas las tasas de calentamiento y enfriamiento, para prevenir grietas en el encapsulado plástico o el desprendimiento de la lente de silicona debido a desajustes en la expansión térmica.

6. Directrices de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Más allá de la iluminación interior básica, este LED puede usarse en tubos LED, paneles de luz, bombillas de vela y otras luminarias donde el factor de forma PLCC-2 es estándar. Su amplio ángulo del haz reduce la necesidad de difusores complejos en muchas aplicaciones de recambio.

6.2 Diseño del Circuito del Driver

Un driver de LED de corriente constante es esencial. La corriente de salida del driver debe ajustarse en o por debajo de los 150 mA recomendados para operación normal, considerando el bin de tensión directa para calcular el cumplimiento de tensión necesario del driver. El diseño térmico en la PCB es primordial; usar una placa con una almohadilla térmica conectada mediante vías a un plano de tierra interno puede reducir significativamente la resistencia térmica desde el punto de soldadura del LED al ambiente.

6.3 Consideraciones de Diseño Óptico

Para aplicaciones que requieren patrones de haz específicos, se pueden montar ópticas secundarias, como lentes o reflectores, sobre el LED. El amplio ángulo de visión inherente proporciona un buen punto de partida para el diseño óptico. El CRI y el bin CCT deben seleccionarse en función del ambiente de iluminación deseado y los requisitos de precisión de color de la aplicación final.

7. Análisis Técnico, Preguntas Frecuentes y Tendencias

7.1 Principio de Funcionamiento de los LEDs Blancos

Este LED genera luz blanca a través de un proceso llamado conversión por fósforo. Un chip semiconductor que emite luz azul (típicamente basado en InGaN) se recubre con un material de fósforo que emite amarillo (a menudo YAG:Ce). Parte de la luz azul es absorbida por el fósforo y reemitida como luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida se percibe como blanca para el ojo humano. Ajustando la composición y concentración del fósforo, se pueden lograr diferentes temperaturas de color correlacionadas (CCT), desde blanco cálido hasta blanco frío.

7.2 Preguntas Frecuentes (FAQs)

• P: ¿Cuál es la causa principal de la degradación de la vida útil del LED?R: Los factores principales son la alta temperatura de unión y la corriente de accionamiento. Operar el LED dentro de sus límites especificados de temperatura y corriente es crucial para el mantenimiento de la luminosidad a largo plazo y la estabilidad del color.
• P: ¿Se pueden usar múltiples LEDs de diferentes bins de voltaje en la misma cadena en serie?R: No es recomendable. Las diferencias en la tensión directa causarán un desequilibrio de corriente, conduciendo a un brillo desigual y potencialmente sobreesforzando los LEDs con menor tensión. Use LEDs del mismo o de bins de tensión adyacentes para conexiones en serie.
• P: ¿Cómo afecta la temperatura ambiente a la salida de luz?R: A medida que aumenta la temperatura ambiente (y por lo tanto la de unión), el flujo luminoso típicamente disminuye. Esta reducción térmica debe tenerse en cuenta en el diseño térmico del sistema para asegurar que se mantenga el nivel de luz deseado en el entorno de funcionamiento.
• P: ¿Se requiere un disipador de calor para este LED?R: Para aplicaciones de baja potencia o cuando se usan solo unos pocos LEDs en una PCB bien diseñada, podría no ser necesario un disipador externo. Sin embargo, para matrices o aplicaciones de alta potencia, una gestión térmica adecuada mediante la PCB y/o un disipador adjunto es esencial para mantener baja la temperatura de unión.

7.3 Tendencias y Comparativa de la Industria

El encapsulado PLCC-2 sigue siendo una opción rentable y confiable para aplicaciones de LED de potencia media. En comparación con tipos de encapsulado más nuevos como COB (Chip-on-Board) o encapsulados de potencia media de alta densidad, el PLCC-2 ofrece un buen equilibrio de facilidad de uso, fiabilidad probada y compatibilidad con la infraestructura de fabricación existente. La tendencia en la industria es hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), mejor uniformidad de color y valores de CRI más altos. Este LED en particular, con su CRI >80 y múltiples opciones de CCT, se alinea con la demanda del mercado de iluminación de calidad en iluminación general energéticamente eficiente. Su compatibilidad con los procesos SMT estándar le da una ventaja en términos de menor coste total de ensamblaje en comparación con encapsulados que requieren manipulación especial.

7.4 Estudio de Caso Práctico de Diseño

Considere el diseño de un módulo simple de downlight LED usando 12 de estos LEDs. El diseñador seleccionaría un bin CCT específico (p. ej., A40 para blanco neutro 4000K) y un bin de flujo luminoso (p. ej., TEA para 60-65 lm). Conectarlos en una configuración de 4 en serie por 3 en paralelo requiere un driver con una corriente de salida de 450 mA (3*150 mA) y un rango de voltaje que cubra 4 * (VF de la cadena en serie, considerando el VF máximo en el peor caso). La PCB debe diseñarse con suficiente área de cobre y vías térmicas bajo las almohadillas de soldadura de cada LED para conducir el calor a un núcleo metálico o una capa de cobre más grande. Calculando la disipación de potencia esperada (12 * 3,15 V * 0,15 A ≈ 5,67 W) y la ruta de resistencia térmica, el diseñador puede verificar que la temperatura de unión permanece muy por debajo de 125°C, asegurando una larga vida útil del producto.