Tabla de contenido
- 1. Descripción General del Producto
- 1.1 Características Principales
- 1.2 Número de Parte Disponible
- 2. Información Mecánica y del Paquete
- 3. Límites Absolutos Máximos
- 4. Características Electro-Ópticas
- 4.1 Datos de Rendimiento Típicos
- 4.2 Análisis de Curvas de Rendimiento
- 5. Sistema de Clasificación y Binning
- 5.1 Clasificación por Color (Color Binning)
- 5.2 Clasificación por Flujo Luminoso (Flux Binning)
- 5.3 Clasificación por Tensión Directa (Voltage Binning)
- 5.4 Código de Bin y Etiquetado
- 6. Pautas de Soldadura y Montaje
- 6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo
- 6.2 Notas Críticas de Montaje
- 7. Datos de Pruebas de Fiabilidad
- 8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño
- 8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- 8.2 Consideraciones Críticas de Diseño
- 9. Comparación Técnica y Tendencias
- 9.1 Posicionamiento del Producto
- 9.2 Contexto de la Industria
1. Descripción General del Producto
El producto es un paquete LED de montaje superficial (SMD) de dimensiones estándar y ángulo de haz amplio. Está diseñado para combinar la larga vida útil y la alta fiabilidad inherentes a los Diodos Emisores de Luz con un nivel de brillo adecuado para sustituir tecnologías de iluminación convencionales en diversas aplicaciones. El paquete ofrece flexibilidad de diseño y está concebido para su integración en procesos de montaje automatizados.
1.1 Características Principales
- Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro para manejo automatizado.
- Totalmente compatible con equipos automáticos estándar de pick-and-place.
- Apto para procesos de soldadura por reflujo tanto infrarrojos (IR) como de fase vapor.
- Cumple con las dimensiones estándar de paquete EIA (Electronic Industries Alliance).
- Diseñado para ser compatible con niveles de excitación de circuitos integrados (IC).
- Fabricado como producto ecológico y está libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
1.2 Número de Parte Disponible
El número de parte específico cubierto en este documento esLTW-K140SXR85, que corresponde a un LED blanco con una temperatura de color correlacionada (CCT) de 8500 Kelvin (K).
2. Información Mecánica y del Paquete
El dispositivo utiliza un contorno de paquete EIA estándar. El color de la lente es amarillo, y la fuente de luz se basa en tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) que emite luz azul, la cual se convierte en luz blanca mediante el recubrimiento de fósforo en la lente amarilla.
Notas:
- Todos los planos dimensionales y tolerancias se proporcionan en milímetros.
- La tolerancia estándar para las dimensiones es de ±0.1 mm a menos que se indique explícitamente lo contrario en el plano.
3. Límites Absolutos Máximos
Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
| Parámetro | Símbolo | Límite | Unidad |
|---|---|---|---|
| Disipación de Potencia | Po | 280 | mW |
| Corriente Directa Continua | IF | 80 | mA |
| Corriente Directa en Pulsos | IFP | 105 | mA |
| Rango de Temperatura de Operación | TT_opr | -40 a +80 | °C |
| Rango de Temperatura de Almacenamiento | TT_stg | -40 a +100 | °C |
| Temperatura de Unión | Tj | ≤100 | °C |
Notas Importantes:
- El dispositivo no debe operarse bajo condiciones de tensión inversa durante períodos prolongados.
- El límite de corriente directa en pulsos (105 mA) aplica bajo condiciones específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso que no exceda los 100 microsegundos (μs).
4. Características Electro-Ópticas
Esta sección detalla los parámetros clave de rendimiento del LED en condiciones típicas de operación, principalmente a una corriente directa (IF) de 60 mA.
4.1 Datos de Rendimiento Típicos
| Parámetro | Símbolo | Valores | Unidad | Condición de Prueba |
|---|---|---|---|---|
| Coordenadas de Cromaticidad | x, y | Típ. 0.292, 0.306 | - | IFI_F = 60mA |
| Flujo Luminoso | Φv | Mín: 19.4, Típ: 23.0, Máx: 29.0 | lm | |
| Ángulo de Visión (Ángulo Medio) | 2θ1/2 | Típ. 120 | grados | |
| Tensión Directa | VF | Mín: 2.9, Típ: 3.2, Máx: 3.5 | V |
Notas Críticas de Aplicación:
- Flujo Luminoso (Φv):Representa la salida total de luz visible medida con una esfera integradora. Un código de clasificación está marcado en cada bolsa de empaque.
- Cromaticidad (x, y):Derivada del diagrama de cromaticidad CIE 1931. Se debe aplicar una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas típicas.
- Descarga Electroestática (ESD):Los LED son sensibles a la ESD. Son obligatorios procedimientos de manejo adecuados utilizando pulseras antiestáticas, guantes antiestáticos y equipo conectado a tierra para prevenir daños.
- Tolerancias de Medición:La medición del flujo luminoso tiene un margen de ±10%. La medición de la tensión directa tiene un margen de ±0.1 V.
- Gestión Térmica:La resistencia térmica unión-pasta de soldadura (Rjt) es un parámetro crítico. Se proporciona un valor de referencia de 30°C/W cuando se monta en una PCB de núcleo metálico de aluminio (MCPCB) específica de 2.5x2.5x0.17 cm. Un disipador de calor adecuado es esencial para mantener la temperatura de unión dentro de los límites y garantizar el rendimiento y la longevidad.
4.2 Análisis de Curvas de Rendimiento
La hoja de datos proporciona varias representaciones gráficas del rendimiento del dispositivo:
- Distribución Espectral de Potencia Relativa:Muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda, definiendo las características de color de la luz blanca de 8500K.
- Patrón de Radiación / Característica del Ángulo de Visión:Ilustra la distribución angular de la intensidad luminosa, confirmando el amplio ángulo de visión de 120 grados.
- Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esencial para el diseño de circuitos, muestra la relación entre la corriente de excitación y la caída de tensión en el LED. La curva es no lineal, típica del comportamiento de un diodo.
- Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión:Demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Esto subraya la importancia de la gestión térmica.
- Tensión Directa vs. Temperatura de Unión:Muestra la ligera variación en la tensión directa con los cambios en la temperatura de unión.
5. Sistema de Clasificación y Binning
Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en bins según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de aplicación para color, brillo y tensión.
5.1 Clasificación por Color (Color Binning)
Los LED se clasifican en regiones de cromaticidad específicas (rangos) en el diagrama CIE 1931. La hoja de datos define coordenadas para los rangos L1 y L5. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas (x, y) dentro de cada bin definido.
5.2 Clasificación por Flujo Luminoso (Flux Binning)
Los LED se clasifican en función de su salida total de luz a 60 mA.
| ΦvBin | Rango de Flujo Luminoso (lm) a IF= 60 mA | |
|---|---|---|
| Mín | Máx | |
| S0 | 19.4 | 24.0 |
| S1 | 24.0 | 29.0 |
La tolerancia en el flujo luminoso es de ±10%.
5.3 Clasificación por Tensión Directa (Voltage Binning)
Los LED también se clasifican por su caída de tensión directa a 60 mA.
| VFBin | Rango de Tensión Directa (V) a IF= 60 mA | |
|---|---|---|
| Mín | Máx | |
| V1 | 2.9 | 3.1 |
| V2 | 3.1 | 3.2 |
| V3 | 3.2 | 3.3 |
| V4 | 3.3 | 3.5 |
La tolerancia en la tensión directa es de ±0.1 V.
5.4 Código de Bin y Etiquetado
Un código de bin completo se forma combinando los rangos de cada categoría: Tensión / Flujo / Color (ej., V1/S0/L1). Este código completo se indica en la etiqueta del producto para trazabilidad y selección.
6. Pautas de Soldadura y Montaje
6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo
El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. El perfil recomendado es crucial para prevenir daños térmicos.
| Característica del Perfil | Especificación para Montaje sin Plomo |
|---|---|
| Tasa Media de Calentamiento (TSmaxa TP) | 3°C/segundo máx. |
| Temperatura de Precalentamiento | 150°C a 200°C |
| Tiempo de Precalentamiento | 60–180 segundos |
| Tiempo por Encima del Líquidus (TL= 217°C) | 60–150 segundos |
| Temperatura Pico (TP) | 260°C máx. |
| Tiempo dentro de 5°C del Pico (tP) | 5 segundos máx. |
| Tasa de Enfriamiento | 6°C/segundo máx. |
| Tiempo Total de 25°C al Pico | 8 minutos máx. |
6.2 Notas Críticas de Montaje
- Métodos de Soldadura:La soldadura por reflujo es el método principal. La soldadura manual es posible pero limitada a 350°C durante un máximo de 2 segundos, una sola vez. El reflujo se puede realizar hasta tres veces como máximo en las condiciones pico especificadas.
- Referencia de Temperatura:Todas las temperaturas del perfil se refieren a la parte superior del cuerpo del paquete.
- Sensibilidad a la Humedad:Los LED son sensibles a la humedad. Si se retiran de su empaque seco original por más de 168 horas (1 semana), deben secarse en horno a 60°C durante 60 minutos antes de soldar para prevenir el efecto \"palomitas\" o la delaminación durante el reflujo.
- Almacenamiento:Para almacenamiento prolongado fuera de la bolsa original, utilice un contenedor sellado con desecante o un ambiente de nitrógeno.
- Enfriamiento:Evite el enfriamiento rápido (temple) desde la temperatura pico.
- Regla General:Utilice siempre la temperatura de soldadura más baja posible que logre una unión confiable.
- Soldadura por Ola/Inmersión:Este método no es recomendado ni garantizado para este paquete SMD.
7. Datos de Pruebas de Fiabilidad
El producto ha sido sometido a una serie de pruebas de fiabilidad estandarizadas. Los resultados demuestran robustez bajo varios tipos de estrés ambiental y operativo. Todas las pruebas listadas se realizaron con un tamaño de muestra de 20 unidades, y no se reportaron fallos.
| No. | Ítem de Prueba | Condición de Prueba | Duración | Fallos |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Vida Operativa a Alta Temperatura (HTOL) | TsT_a=85°C, IF=60mA | 1000 hrs | 0/20 |
| 2 | Vida Operativa a Baja Temperatura (LTOL) | TaT_a=-40°C, IF=60mA | 1000 hrs | 0/20 |
| 3 | Vida Operativa a Alta Temp./Alta Humedad | 60°C / 90% HR, IF=60mA | 500 hrs | 0/20 |
| 4 | Vida Operativa con Humedad Pulsante | 60°C/90%HR, IF=60mA, 30min encendido/apagado | 500 hrs | 0/20 |
| 5 | Almacenamiento a Alta Temperatura (HTS) | 100°C | 1000 hrs | 0/20 |
| 6 | Almacenamiento a Baja Temperatura (LTS) | -40°C | 1000 hrs | 0/20 |
| 7 | Ciclo Térmico (TC) | -40°C ↔ 100°C, 30min de permanencia | 200 ciclos | 0/20 |
| 8 | Choque Térmico (TS) | -40°C ↔ 100°C, 20min de permanencia | 200 ciclos | 0/20 |
8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño
8.1 Escenarios de Aplicación Típicos
- Iluminación Indicadora General:Indicadores de estado, luces de encendido, retroiluminación para paneles o interruptores.
- Iluminación Decorativa y Arquitectónica:Iluminación de acento, iluminación de contorno y otras aplicaciones donde se desee un haz amplio y uniforme.
- Electrónica de Consumo:Retroiluminación para pantallas pequeñas, iluminación de teclado o elementos decorativos en dispositivos.
- Iluminación Interior Automotriz:Luces de mapa, iluminación de pasajeros u otras aplicaciones no exteriores (sujeto a calificación adicional para estándares automotrices).
8.2 Consideraciones Críticas de Diseño
- Excitación de Corriente:Siempre excite el LED con una fuente de corriente constante, no de tensión constante. La corriente de excitación típica es de 60 mA, pero el circuito debe limitar la corriente máxima a 80 mA continua. Una resistencia limitadora de corriente en serie utilizada con una fuente de tensión es un método simple, pero para estabilidad frente a variaciones de temperatura y tensión, se recomienda un driver IC dedicado para LED.
- Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico del diseño de LED para rendimiento y vida útil. La disipación de potencia de 280 mW (a 60 mA, 3.2V = 192 mW típico) debe ser conducida eficazmente lejos de la unión del LED. Utilice los datos de resistencia térmica proporcionados (Rjt=30°C/W) para calcular el disipador de calor necesario para mantener Tjpor debajo de 100°C. Por ejemplo, en la MCPCB de referencia, con un ambiente de 50°C y una disipación de 192 mW, Tjsería aproximadamente 50°C + (0.192W * 30°C/W) = 55.8°C, lo cual es seguro.
- Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona un haz muy amplio y difuso. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, serían necesarias ópticas secundarias (lentes o reflectores).
- Protección contra ESD:Incorpore diodos de protección ESD en las trazas de PCB conectadas al LED, especialmente en entornos propensos a descargas estáticas.
- Binning para Consistencia:Para aplicaciones que requieren color o brillo uniforme en múltiples LED, especifique bins estrechos (ej., un solo rango de color y bin de flujo) al realizar el pedido.
9. Comparación Técnica y Tendencias
9.1 Posicionamiento del Producto
El LTW-K140SXR85 representa un paquete LED SMD estandarizado y maduro. Sus ventajas clave son su compatibilidad con el montaje automatizado, su fiabilidad probada y su amplia disponibilidad. En comparación con paquetes más nuevos y pequeños (ej., 0402, 0201), ofrece mayor salida de luz y potencialmente mejor rendimiento térmico debido a su mayor tamaño. En comparación con paquetes LED de alta potencia más grandes, es más fácil de integrar y requiere circuitos de excitación y gestión térmica menos complejos.
9.2 Contexto de la Industria
El movimiento hacia la fabricación ecológica y sin plomo (conforme a RoHS) está plenamente adoptado en este producto. El perfil de reflujo especificado se alinea con los procesos modernos de montaje sin plomo utilizados en toda la industria electrónica. La tendencia en iluminación de estado sólido continúa hacia una mayor eficacia (más lúmenes por vatio), pero este paquete estándar sigue siendo relevante para aplicaciones donde la ultra alta eficiencia es menos crítica que el costo, la fiabilidad y la facilidad de uso.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |