Hoja de Datos de LED Blanco Serie T20 2016 - Tamaño 2.0x1.6x0.75mm - Voltaje 2.9-3.2V - Potencia 0.48W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La Serie T20 2016 es un diodo emisor de luz (LED) blanco compacto y de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones de iluminación general y arquitectónica. Este LED de vista superior utiliza un diseño de encapsulado térmicamente mejorado para garantizar un funcionamiento confiable y una larga vida útil en condiciones exigentes. Sus principales ventajas incluyen una salida de flujo luminoso elevada, una excelente capacidad de manejo de corriente y un amplio ángulo de visión de 120 grados, lo que lo hace adecuado para una variedad de necesidades de iluminación donde se requiere luz consistente, brillante y eficiente.

El mercado objetivo para este componente incluye fabricantes de luminarias para interiores, lámparas de reemplazo (retrofit) y sistemas de iluminación decorativa. Su pequeño tamaño y sus robustas características de rendimiento lo convierten en una opción ideal para diseños con espacio limitado que no comprometen la calidad o la salida de luz.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

Bajo condiciones de prueba estándar (corriente directa IF = 60mA, temperatura de unión Tj = 25°C), el LED exhibe métricas de rendimiento clave. El voltaje directo (VF) típico es de 2.9V, con un máximo de 3.2V. El flujo luminoso varía con la temperatura de color correlacionada (CCT):

• 2700K (Ra80): Mínimo 22 lm, Típico 24.5 lm
• 3000K (Ra80): Mínimo 24 lm, Típico 25.5 lm
• 4000K-6500K (Ra80): Mínimo 24 lm, Típico 27.0 lm

Las tolerancias son de ±7% para el flujo luminoso y de ±2 para el índice de reproducción cromática (Ra). El ángulo de media intensidad dominante (2θ1/2) es de 120 grados, proporcionando una distribución de luz amplia y uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Las especificaciones máximas absolutas definen los límites operativos. La corriente directa continua máxima (IF) es de 150 mA, con una corriente directa pulsada (IFP) de 225 mA bajo condiciones específicas (ancho de pulso ≤ 100µs, ciclo de trabajo ≤ 1/10). La disipación de potencia máxima (PD) es de 480 mW. El dispositivo puede operar en temperaturas ambiente desde -40°C hasta +105°C y puede soportar una temperatura de unión máxima (Tj) de 120°C.

La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth j-sp) es típicamente de 38 °C/W cuando se monta en un MCPCB con potencia eléctrica aplicada a IF=60mA. Este parámetro es crítico para el diseño de gestión térmica para prevenir sobrecalentamiento y garantizar la longevidad.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso y CCT

Los LED se clasifican en lotes (bins) según el flujo luminoso y la temperatura de color correlacionada (CCT) para garantizar la consistencia de color y brillo dentro de una aplicación. Por ejemplo, para un LED de 4000K con Ra80-82:

• Código 1H: Flujo luminoso entre 24 lm (Mín.) y 26 lm (Máx.).
• Código 1J: Flujo luminoso entre 26 lm (Mín.) y 28 lm (Máx.).
• Código 1K: Flujo luminoso entre 28 lm (Mín.) y 30 lm (Máx.).

Existen lotes similares para otras CCT (2700K, 3000K, 5000K, 5700K, 6500K).

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Para ayudar en el diseño de circuitos para una conducción de corriente consistente, los LED también se clasifican por voltaje directo (VF) a IF=60mA:

• Código G3: VF entre 2.6V y 2.8V.
• Código H3: VF entre 2.8V y 3.0V.
• Código J3: VF entre 3.0V y 3.2V.

La tolerancia de medición para VF es de ±0.1V.

3.3 Clasificación por Cromaticidad

La consistencia del color se controla estrictamente utilizando un sistema de elipse MacAdam de 5 pasos en el diagrama de cromaticidad CIE. Cada CCT (por ejemplo, 27M5 para 2700K, 40M5 para 4000K) tiene coordenadas centrales definidas (x, y) y parámetros de elipse (a, b, Φ). Esto garantiza una variación de color mínima perceptible entre LED del mismo lote. El estándar de clasificación Energy Star se aplica a todos los productos en el rango de 2600K a 7000K.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que caracterizan el rendimiento bajo condiciones variables. Estos son esenciales para predecir el comportamiento en el mundo real.

• Corriente Directa vs. Intensidad Relativa: Muestra cómo la salida de luz escala con la corriente de conducción. Es crucial para determinar el punto de operación óptimo para eficiencia y brillo.
• Corriente Directa vs. Voltaje Directo: Ilustra la característica IV, importante para el diseño del driver y el cálculo de potencia.
• Temperatura Ambiente vs. Flujo Luminoso Relativo: Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, destacando la necesidad de una gestión térmica efectiva.
• Temperatura Ambiente vs. Voltaje Directo Relativo: Muestra cómo VF disminuye con el aumento de la temperatura, un factor para la estabilidad del driver de corriente constante.
• Coordenadas de Cromaticidad vs. Temperatura Ambiente: Indica cualquier desplazamiento del punto de color con la temperatura, importante para aplicaciones críticas en color.
• Curva de Reducción de Corriente Directa Permisible: Define la corriente de operación segura máxima en función de la temperatura ambiente o del punto de soldadura, previniendo la fuga térmica (thermal runaway).

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED tiene un tamaño de encapsulado 2016 compacto: 2.0 mm de longitud, 1.6 mm de ancho y 0.75 mm de altura (típico). El patrón de almohadillas de soldadura está diseñado para un montaje estable y una transferencia de calor eficiente. La polaridad está claramente marcada: el cátodo se identifica en la vista inferior del encapsulado. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. Los parámetros de perfil recomendados son:

• Precalentamiento: De 150°C a 200°C durante 60-120 segundos.
• Tasa de calentamiento (hasta el pico): Máximo 3°C/segundo.
• Tiempo por encima del líquido (TL=217°C): 60-150 segundos.
• Temperatura máxima del cuerpo del encapsulado (Tp): Máximo 260°C.
• Tiempo dentro de 5°C de Tp: Máximo 30 segundos.
• Tasa de enfriamiento: Máximo 6°C/segundo.
• Tiempo total desde 25°C hasta la temperatura pico: Máximo 8 minutos.

Cumplir con este perfil es crítico para prevenir daños térmicos en el chip LED o el encapsulado.

7. Sistema de Numeración de Piezas

El número de parte sigue el formato: T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □. Los elementos clave incluyen:

• Código de Tipo: "20" indica el encapsulado 2016.
• Código de CCT: por ejemplo, "27" para 2700K, "40" para 4000K.
• Código de Reproducción Cromática: "8" para Ra80.
• Configuración del Chip: Códigos para el número de chips en serie y en paralelo.
• Código de Color: "M" para blanco estándar ANSI.

Este sistema permite la identificación precisa de las características eléctricas y ópticas del LED.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED es adecuado para:

• Iluminación de Interiores: Downlights, paneles de luz y troffers que requieren luz blanca eficiente y de alta calidad.
• Lámparas de Reemplazo (Retrofit): Reemplazo directo de bombillas incandescentes o halógenas tradicionales en luminarias existentes.
• Iluminación General: Iluminación de tareas, iluminación de acento e iluminación de áreas.
• Iluminación Arquitectónica/Decorativa: Iluminación de cornisas, retroiluminación de señalización y otras aplicaciones estéticas donde la consistencia de color y brillo es importante.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica: Dada la Rth j-sp típica de 38 °C/W, un disipador de calor adecuado es esencial. Utilice un MCPCB con vías térmicas suficientes y considere el ambiente para mantener la temperatura de unión por debajo de 120°C.
• Conducción de Corriente: Siempre utilice un driver de corriente constante apropiado para el lote de voltaje directo y la corriente de operación deseada (máx. 150mA continua). No exceda las especificaciones máximas absolutas.
• Protección contra ESD: El dispositivo tiene un nivel de resistencia ESD de 1000V (HBM). Implemente precauciones estándar contra ESD durante el manejo y el montaje.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 120 grados proporciona una dispersión amplia. Para haces enfocados, se requerirán ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LED estándar en encapsulados similares, la Serie T20 2016 ofrece varias ventajas:

• Encapsulado Térmicamente Mejorado: El diseño mejora la disipación de calor desde la unión, permitiendo corrientes de conducción más altas o una mayor vida útil a corrientes estándar en comparación con encapsulados no mejorados.
• Alta Capacidad de Corriente: Una corriente continua máxima de 150mA permite una mayor salida de luz desde un solo dispositivo de pequeño tamaño.
• Clasificación Estricta: El uso de elipses MacAdam de 5 pasos y lotes detallados de flujo/voltaje garantiza una uniformidad de color y brillo superior en aplicaciones con múltiples LED, reduciendo la necesidad de clasificación manual o calibración.
• Robusta Compatibilidad con Reflujo: Soporta perfiles de reflujo sin plomo estándar con temperaturas pico de hasta 260°C, lo que lo hace adecuado para líneas de montaje SMT automatizadas y de alto volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los valores de flujo luminoso "Típico" y "Mínimo"?
R: El valor "Típico" representa la salida promedio de la producción. El valor "Mínimo" es el límite inferior garantizado para el lote especificado. Los diseñadores deben usar el valor mínimo para cálculos del peor caso para asegurar que su aplicación cumpla con los requisitos de brillo.

P: ¿Cómo afecta la temperatura ambiente al rendimiento?
R: Como se muestra en las curvas de reducción, el aumento de la temperatura ambiente reduce la salida de luz (flujo luminoso) y disminuye ligeramente el voltaje directo. Exceder la temperatura de unión máxima puede llevar a una degradación acelerada o falla. Un disipador de calor adecuado es crítico.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de voltaje constante?
R: No es recomendable. Los LED son dispositivos controlados por corriente. Su voltaje directo tiene tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de voltaje constante podría llevar a una corriente excesiva y dañar el LED. Siempre use un driver de corriente constante o un circuito que limite la corriente.

P: ¿Qué significa "elipse MacAdam de 5 pasos" para la consistencia del color?
R: Una elipse MacAdam define una región en la carta de colores donde las diferencias de color son imperceptibles para el ojo humano promedio. Una elipse de "5 pasos" es un estándar común de la industria para un control de color estricto. Los LED dentro de la misma elipse de 5 pasos parecerán tener un color blanco idéntico bajo condiciones normales de visualización.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Panel de Luz LED de 4000K
Un diseñador está creando un panel de luz plano de 600x600mm para uso en oficinas, con un objetivo de iluminancia de 500 lux. Usando el LED Serie T20 2016 en 4000K (lote 1J, 26-28 lm), calculan el número de LED necesarios basándose en el flujo mínimo (26 lm), la eficiencia óptica del sistema de guía de luz/difusor (por ejemplo, 70%), y el flujo luminoso total deseado. Seleccionan un driver de corriente constante que suministra 60mA por cadena de LED. El diseño del PCB incorpora almohadillas de cobre adecuadas para la disipación de calor, siguiendo el patrón de soldadura recomendado. Al asegurar que todos los LED sean del mismo lote de CCT y flujo (por ejemplo, 1J), logran uniformidad de brillo y color en todo el panel sin puntos calientes visibles o cambios de color.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED blanco típicamente consiste en un chip semiconductor que emite luz azul cuando la corriente fluye a través de él (electroluminiscencia). Esta luz azul luego golpea un recubrimiento de fósforo depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto de blanco (CCT) está determinado por la composición y el grosor de la capa de fósforo. El índice de reproducción cromática (Ra) indica con qué precisión la luz del LED revela los colores verdaderos de los objetos en comparación con una fuente de luz natural.

13. Tendencias Tecnológicas

La industria LED continúa evolucionando hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática (valores más altos de Ra y R9 para rojos) y una mejor consistencia de color (clasificación más estricta). También hay una tendencia hacia la miniaturización de los encapsulados mientras se mantiene o aumenta la salida de luz, como se ve en este encapsulado 2016. Además, la confiabilidad y la longevidad bajo operación a alta temperatura son áreas clave de enfoque, impulsando avances en materiales de encapsulado, interfaces térmicas y tecnología de fósforos. La compatibilidad con procesos de montaje automatizados estándar sigue siendo un requisito fundamental para la adopción generalizada en la fabricación de iluminación.