Hoja de Datos del LED Rojo 2020 Cube Light - Paquete SMD - 2.2V Típico - 140mA - 26 lm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones del 2020 Cube Light, un LED rojo de montaje superficial (SMD) de alto brillo diseñado principalmente para entornos exigentes de iluminación automotriz. El componente se caracteriza por su huella compacta 2020, construcción robusta y parámetros de rendimiento adaptados para fiabilidad en condiciones de operación adversas. Sus ventajas principales incluyen el cumplimiento de estrictos estándares de calificación automotriz, un amplio ángulo de visión para una iluminación uniforme y certificaciones de cumplimiento ambiental.

El mercado objetivo principal es la industria automotriz, donde es adecuado para diversas funciones de iluminación de señalización interior y exterior. El diseño prioriza la estabilidad a largo plazo, el rendimiento térmico y la resistencia a los factores de estrés ambiental comunes en aplicaciones vehiculares.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento fotométrico clave del LED se define a una corriente de prueba estándar de 140mA. El flujo luminoso típico es de 26 lúmenes (lm), con un mínimo especificado de 23 lm y un máximo de 39 lm, considerando la clasificación en producción. La longitud de onda dominante es típicamente de 614 nm, ubicándolo firmemente en el espectro rojo, con un rango de 612 nm a 627 nm. Un amplio ángulo de visión de 120 grados (con una tolerancia de ±5°) asegura un patrón de radiación amplio, beneficioso para aplicaciones que requieren iluminación de área extensa o visibilidad desde múltiples ángulos.

2.2 Parámetros Eléctricos

La tensión directa (Vf) en la condición de prueba de 140mA tiene un valor típico de 2.2V, con un rango desde un mínimo de 1.75V hasta un máximo de 2.75V. La corriente directa continua máxima absoluta está clasificada en 250 mA. Para condiciones de sobretensión (ancho de pulso ≤10 μs, ciclo de trabajo 0.005), el dispositivo puede soportar una corriente de sobretensión (IFM) de hasta 1000 mA. Es crucial señalar que este LED no está diseñado para operación en polarización inversa.

2.3 Especificaciones Térmicas y de Fiabilidad

La gestión térmica es crítica para la longevidad del LED. La resistencia térmica unión-punto de soldadura se especifica con dos valores: un resultado por método eléctrico de 16-18 K/W y un resultado por método real de 23-26 K/W. La temperatura máxima permitida en la unión (Tj) es de 150°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -40°C a +125°C, coincidiendo con los extremos requeridos para uso automotriz. Cuenta con protección contra Descargas Electroestáticas (ESD) clasificada en 2 kV (Modelo de Cuerpo Humano). El componente también está calificado para soldadura por reflujo sin plomo con una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Comprender estos bins es esencial para la consistencia del diseño.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se agrupan según su salida de luz a 140mA. Los bins principales son E9 (23-27 lm), F1 (27-33 lm) y F2 (33-39 lm). El valor típico de 26 lm se encuentra dentro del bin E9.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

Los componentes también se clasifican según su caída de tensión directa. Los bins clave incluyen 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V) y 2527 (2.5-2.75V). El valor típico de 2.2V corresponde al bin 2022.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda) se controla estrictamente mediante bins como 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), hasta 2427 (624-627 nm). El valor típico de 614 nm está en el bin 1215.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

La gráfica de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación exponencial característica. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa indica que la salida de luz aumenta con la corriente, pero eventualmente se satura y puede degradar la eficiencia y la vida útil a corrientes más altas más allá de la recomendación.

4.2 Dependencia de la Temperatura

La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión es crítica para el diseño térmico. Muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La gráfica de Desplazamiento de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión indica que el color se desplazará (típicamente hacia longitudes de onda más largas) al aumentar la temperatura, lo que debe considerarse en aplicaciones críticas de color.

4.3 Distribución Espectral y Derating

La gráfica de Distribución Espectral Relativa confirma un pico de emisión roja de banda estrecha. La Curva de Derating de Corriente Directa obliga a reducir la corriente continua máxima permitida a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura para evitar superar la temperatura máxima de la unión. Por ejemplo, a una temperatura de almohadilla de 125°C, la corriente debe reducirse a 250 mA.

5. Información Mecánica y del Paquete

El componente utiliza un paquete SMD 2020 estándar (huella de 2.0mm x 2.0mm). El dibujo mecánico especifica las dimensiones exactas, incluyendo altura total, detalles del marco de conexión y geometría de la lente. Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario. Se proporciona un diseño recomendado de almohadilla de soldadura para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura, la transferencia térmica y la estabilidad mecánica durante el reflujo y la operación. La polaridad se indica mediante una marca específica o configuración de pines en el cuerpo del componente, que debe observarse durante la colocación.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El LED es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Se proporciona un perfil detallado de soldadura por reflujo, especificando los parámetros críticos: pendiente de precalentamiento, tiempo y temperatura de estabilización, tiempo por encima del líquido (TAL), temperatura máxima (260°C máx. durante 30 segundos) y tasa de enfriamiento. El cumplimiento de este perfil es esencial para evitar choque térmico, defectos en las juntas de soldadura o daños al paquete del LED. Las precauciones generales incluyen usar protección ESD adecuada durante el manejo, evitar estrés mecánico en la lente y asegurar que el entorno de soldadura esté libre de contaminantes como el azufre.

7. Información de Embalaje y Pedido

Las piezas se suministran en embalaje estándar de cinta y carrete, adecuado para máquinas de montaje automático pick-and-place. La información de embalaje detalla las dimensiones del carrete, el espaciado de los bolsillos y la orientación. El número de parte sigue una estructura específica:2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020: Familia del producto.
- UR: Color (Rojo).
- 140: Corriente de Prueba en mA.
- D: Tipo de Marco de Conexión (Au + Pegamento blanco).
- M: Nivel de Brillo (Medio).
- AM: Designación para aplicación automotriz.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación automotriz. Esto incluye, entre otros, luces de freno centrales altas (CHMSL), lámparas combinadas traseras (luces de posición/freno), luces de marcador lateral e iluminación ambiental interior. Su calificación AEC-Q102 y amplio rango de temperatura lo hacen adecuado para estos entornos adversos.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Conducción:Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica, ya que la tensión directa del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo.
Gestión Térmica:El diseño del PCB debe facilitar la disipación de calor. Utilice el diseño recomendado de almohadilla de soldadura, asegure un área de cobre adecuada conectada a la almohadilla térmica y considere la ruta térmica general del sistema para mantener la temperatura de la almohadilla de soldadura dentro de límites seguros para la corriente de operación deseada.
Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para dar forma al haz en aplicaciones específicas. El potencial desplazamiento de longitud de onda con la temperatura debe evaluarse para usos sensibles al color.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs comerciales genéricos, los diferenciadores clave de este componente son sus calificaciones de grado automotriz (AEC-Q102), rango extendido de temperatura de operación (-40°C a +125°C) y pruebas de fiabilidad específicas (ej., Prueba de Azufre Clase A1). También cumple con los requisitos libres de halógenos, lo que es cada vez más importante por razones ambientales y de fiabilidad en la electrónica automotriz. La combinación de un nivel de brillo medio (26 lm típico) con una construcción robusta ofrece una solución equilibrada para aplicaciones donde la fiabilidad se prioriza sobre el brillo máximo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED continuamente a su corriente máxima absoluta de 250mA?
R: No necesariamente. La clasificación de 250mA es el máximo absoluto bajo condiciones específicas. La corriente de operación continua segura depende del diseño térmico. Debe usar la curva de derating de corriente directa basada en su temperatura de almohadilla de soldadura (Ts) medida o estimada. Por ejemplo, si Ts es 100°C, la corriente continua máxima permitida es significativamente menor que 250mA.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica real y la eléctrica (Rth JS)?
R: El método eléctrico utiliza los parámetros eléctricos sensibles a la temperatura del LED para estimar la temperatura de la unión, mientras que el método real puede usar un sensor físico. El valor del método real (23-26 K/W) generalmente se considera más conservador y confiable para los cálculos de diseño térmico.

P: La hoja de datos menciona una Prueba de Azufre. ¿Por qué es importante?
R: Las atmósferas que contienen azufre (ej., de ciertos cauchos, juntas o entornos industriales) pueden corroer los marcos de conexión basados en plata, llevando a fallos. Una calificación de Prueba de Azufre Clase A1 indica que el dispositivo ha pasado pruebas específicas de resistencia a la corrosión por azufre, lo que es crucial para la fiabilidad a largo plazo en ensamblajes automotrices cerrados.

11. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar un módulo de luz de freno trasera usando este LED. Un grupo de 10 LEDs en serie requeriría un driver capaz de proporcionar 140mA a aproximadamente 22V (10 * 2.2V típico), más un margen. El PCB debe diseñarse con vías térmicas bajo la almohadilla térmica de cada LED, conectadas a un plano de tierra interno grande para dispersar el calor. Se debe consultar la curva de derating: si la temperatura del PCB cerca de los LEDs alcanza 80°C en el peor caso ambiental, se debe verificar y potencialmente reducir la corriente máxima permitida por LED desde 140mA para asegurar que la temperatura de la unión se mantenga por debajo de 150°C. Se usaría simulación óptica para organizar los LEDs y diseñar un difusor para cumplir con los estándares de distribución de intensidad luminosa y uniformidad requeridos para las luces de freno automotrices.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz basado en semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su tensión directa característica (Vf), los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor (probablemente basada en AlInGaP para emisión roja) determina la longitud de onda dominante de la luz emitida. El paquete SMD incorpora un marco de conexión para conexión eléctrica y conducción térmica, una lente de silicona para proteger el chip y dar forma a la salida de luz, y una cavidad reflectante blanca para mejorar la eficiencia de extracción de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la iluminación LED automotriz continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia y una fiabilidad mejorada. Esto permite módulos de iluminación más pequeños y energéticamente eficientes. También hay un enfoque en funcionalidades avanzadas como los haces adaptativos (ADB) y la comunicación mediante luz (Li-Fi), aunque estos típicamente requieren componentes más complejos. Para funciones de señalización estándar, el énfasis permanece en componentes optimizados en coste, altamente fiables y calificados como el descrito, con mejoras continuas en el rendimiento térmico y la vida útil bajo operación a alta temperatura.