Hoja de Datos del LED Azul PLCC-2 - 65-11-UB0200L-AM - Grado Automotriz - Ángulo de Visión 120° - 3.1V - 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 65-11-UB0200L-AM es un LED de montaje superficial de alta fiabilidad, diseñado principalmente para aplicaciones exigentes en los sectores automotriz e industrial. Utiliza un encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas), que ofrece un factor de forma robusto y compacto adecuado para procesos de montaje automatizado. El dispositivo emite una luz azul vibrante con una longitud de onda dominante típica de 468 nm. Sus ventajas principales incluyen un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente dispersión de la luz, calificación según el estricto estándar AEC-Q101 para componentes automotrices y cumplimiento de directivas ambientales como RoHS y REACH. El mercado objetivo abarca sistemas de iluminación interior automotriz, retroiluminación de interruptores y paneles de control, e iluminación de cuadros de instrumentos, donde son críticos un rendimiento consistente y una fiabilidad a largo plazo.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Optoelectrónicas

Las métricas de rendimiento clave se definen bajo condiciones estándar de prueba con una corriente directa (I_F) de 20 mA. La intensidad luminosa típica es de 355 milicandelas (mcd), con un mínimo especificado de 224 mcd y un máximo de 560 mcd, lo que indica la dispersión en la producción. La tensión directa (V_F) mide típicamente 3,1 voltios, con un rango de 2,75V a 3,75V. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito de excitación para garantizar una regulación de corriente adecuada. El ángulo de visión, definido como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo, es de 120 grados, proporcionando una iluminación amplia y uniforme. La longitud de onda dominante se centra alrededor de 468 nm, definiendo el tono específico de azul emitido.

2.2 Valores Máximos Absolutos y Parámetros Eléctricos

Estos valores definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa continua máxima absoluta es de 30 mA, mientras que el dispositivo puede manejar corrientes de pico de hasta 300 mA para pulsos muy cortos (<10 μs). La disipación de potencia máxima es de 112 mW. Es crucial señalar que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa. La temperatura de unión no debe exceder los 125°C, con un rango de temperatura ambiente de operación de -40°C a +110°C, lo que confirma su idoneidad para entornos automotrices hostiles. También cuenta con una robusta protección contra descargas electrostáticas (ESD) de 8 kV (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando la fiabilidad en el manejo.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es vital para la longevidad y estabilidad del rendimiento del LED. La hoja de datos especifica dos valores de resistencia térmica: la resistencia térmica real (R_{th JS real}) desde la unión hasta el punto de soldadura es un máximo de 120 K/W, mientras que el valor derivado por el método eléctrico (R_{th JS el}) es de 95 K/W. Esta diferencia resalta la importancia de la técnica de medición. Una resistencia térmica más baja indica una transferencia de calor más eficiente desde la unión del semiconductor hasta la PCB, ayudando a mantener temperaturas de operación más bajas y, por lo tanto, una mayor salida de luz y una vida útil más larga.

3. Explicación del Sistema de Binning

El proceso de producción resulta en variaciones naturales en parámetros clave. Para garantizar la consistencia para el usuario final, los LED se clasifican en bins (lotes).

3.1 Binning de Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en una estructura detallada de binning alfanumérico, que va desde L1 (11,2-14 mcd) hasta GA (18000-22400 mcd). La referencia 65-11-UB0200L-AM, con su valor típico de 355 mcd, cae en el bin T1 (280-355 mcd). Los diseñadores deben especificar el bin requerido o el rango aceptable al realizar el pedido para garantizar el nivel de brillo deseado en su aplicación.

3.2 Binning de Longitud de Onda Dominante

De manera similar, el tono de azul se controla mediante el binning de longitud de onda. Los bins se definen por códigos de cuatro dígitos que representan la longitud de onda mínima en nanómetros. Por ejemplo, el bin '6367' cubre longitudes de onda de 463 nm a 467 nm. El dispositivo típico de 468 nm estaría en el bin '6771' (467-471 nm) o '7175' (471-475 nm). Esto garantiza la consistencia de color entre múltiples LED en un mismo montaje.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen una visión profunda del comportamiento del dispositivo bajo diversas condiciones.

4.1 Curva IV y Eficacia Luminosa

El gráfico de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación exponencial característica. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero comienza a mostrar signos de saturación a medida que la corriente aumenta, enfatizando la necesidad de una excitación de corriente adecuada en lugar de una excitación por tensión. El punto de operación típico de 20 mA está bien elegido para un equilibrio entre eficiencia y salida.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Las características de temperatura son críticas para el rendimiento en el mundo real. El gráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, un comportamiento típico de los LED. La curva de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo, donde V_Fdisminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto puede utilizarse para la estimación de la temperatura de unión en algunos circuitos de monitorización. El gráfico de Desplazamiento de Longitud de Onda muestra un ligero aumento en la longitud de onda dominante (corrimiento al rojo) con el aumento de la temperatura.

4.3 Patrones Espectrales y de Radiación

El gráfico de Distribución Espectral Relativa confirma el pico de emisión monocromática azul alrededor de 468 nm con una emisión mínima en otras longitudes de onda. El diagrama del Patrón de Radiación representa visualmente el ángulo de visión de 120 grados, mostrando una distribución de tipo Lambertiana común para este tipo de encapsulado, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.

4.4 Derating y Operación en Pulsos

La Curva de Derating de Corriente Directa es esencial para el diseño térmico. Dicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura en la pista de soldadura (T_S). Por ejemplo, a una T_Sde 110°C, la corriente máxima es de 30 mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible permite a los diseñadores comprender los niveles de corriente seguros para operación en pulsos con varios ciclos de trabajo y anchos de pulso, útil para esquemas de multiplexación o atenuación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El encapsulado PLCC-2 es un diseño estándar de la industria para montaje superficial. El dibujo mecánico (implícito en la referencia a la sección 'Dimensiones Mecánicas') mostraría típicamente vistas superior y lateral con dimensiones críticas como la longitud total, anchura, altura, espaciado de pistas y posiciones de las pistas de soldadura. La identificación clara de la polaridad (generalmente una marca de cátodo mediante una muesca, punto o esquina recortada) es esencial para la orientación correcta en la PCB. El encapsulado está diseñado para ser compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para una temperatura máxima de reflujo de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Un perfil de reflujo recomendado incluiría una etapa de precalentamiento para elevar gradualmente la temperatura y activar el fundente, una zona de estabilización para garantizar un calentamiento uniforme, un breve pico por encima de la temperatura de liquidus de la soldadura y una fase de enfriamiento controlada. El cumplimiento de este perfil previene el choque térmico y asegura uniones de soldadura fiables.

6.2 Diseño Recomendado de las Pistas de Soldadura

La hoja de datos incluye una huella recomendada para las pistas de soldadura. Este diseño optimiza la formación del filete de soldadura, proporciona una resistencia mecánica adecuada y ayuda con la disipación de calor desde la pista térmica del dispositivo (si está presente) hacia el cobre de la PCB. Seguir este diseño es crucial para lograr un buen rendimiento en la soldadura y una fiabilidad a largo plazo.

6.3 Precauciones de Uso

Las precauciones generales incluyen evitar estrés mecánico en la lente del LED, prevenir la exposición a disolventes que puedan dañar el plástico e implementar procedimientos adecuados de manejo ESD durante el montaje. El dispositivo debe almacenarse en un entorno seco y controlado y utilizarse dentro de sus valores nominales especificados.

7. Información de Embalaje y Pedido

La sección 'Información de Embalaje' detalla cómo se suministran los LED, típicamente en formato de cinta y carrete compatible con máquinas de colocación automática. Los detalles clave incluyen dimensiones del carrete, espaciado de los bolsillos y orientación dentro de la cinta. Las secciones 'Número de Parte' e 'Información de Pedido' explican la estructura del código del producto. El código '65-11-UB0200L-AM' probablemente codifica información sobre el tipo de encapsulado (PLCC-2), color (Azul), bin de brillo y otros detalles específicos de la variante, permitiendo una especificación precisa.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumera, las aplicaciones principales son:
Iluminación Interior Automotriz:Para luces de lectura, luces en paneles de puertas o iluminación ambiental. La calificación AEC-Q101 es obligatoria aquí.
Interruptores:Retroiluminación para interruptores de pulsador o basculantes, que requiere color y brillo consistentes.
Cuadros de Instrumentos:Iluminación para iconos o indicadores del panel de instrumentos, beneficiándose del amplio ángulo de visión.

8.2 Consideraciones de Diseño

1. Excitación de Corriente:Utilice siempre un excitador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de tensión para establecer I_Fal valor deseado (por ejemplo, 20 mA).
2. Diseño Térmico:Asegúrese de que la PCB tenga un alivio térmico adecuado, especialmente si opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima. Utilice la curva de derating.
3. Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° puede requerir difusores o guías de luz para lograr patrones de haz específicos o para ocultar los puntos individuales de los LED en algunas aplicaciones.
4. Protección ESD:Aunque el LED tiene protección ESD incorporada, incorporar protección adicional en las líneas de entrada de la PCB es una buena práctica para robustez.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED azules PLCC-2 genéricos, el 65-11-UB0200L-AM se diferencia por su calificación de grado automotriz (AEC-Q101). Esto implica pruebas más rigurosas de ciclado térmico, resistencia a la humedad y vida operativa a largo plazo bajo condiciones de estrés. La clasificación ESD especificada de 8kV también es más alta que la de muchas piezas de grado comercial. La estructura detallada de binning y la hoja de datos completa con extensos gráficos de caracterización proporcionan a los diseñadores la previsibilidad necesaria para aplicaciones de alta fiabilidad, a diferencia de piezas más baratas con especificaciones mínimas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED directamente con 3.3V?
R: No de manera fiable. La V_Ftípica es de 3.1V, pero puede llegar a ser de 3.75V. Una fuente de 3.3V puede no superar la V_Fmáxima, especialmente a bajas temperaturas donde V_Faumenta. Utilice siempre un circuito limitador de corriente ajustado a 20mA.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica real y la eléctrica?
R: La resistencia térmica real (R_{th JS real}) se mide utilizando un sensor de temperatura físico. La resistencia térmica eléctrica (R_{th JS el}) se calcula utilizando la propia tensión directa del LED como parámetro sensible a la temperatura. Esta última suele ser más baja. Para un diseño térmico conservador, utilice el valor más alto (real) de 120 K/W.

P: ¿Cómo interpreto el código de binning de intensidad luminosa?
R: El código alfanumérico (por ejemplo, T1) corresponde a un rango específico de milicandelas. Debe especificar el bin requerido al realizar el pedido para garantizar uniformidad en el brillo. La hoja de datos proporciona la tabla de conversión completa.

P: ¿Es adecuado este LED para uso en exteriores?
R: El rango de temperatura de operación (-40°C a +110°C) sugiere que puede manejar grandes variaciones ambientales. Sin embargo, para exposición directa al exterior, considere protección adicional contra la degradación UV de la lente y la entrada de humedad, que no están cubiertas por el encapsulado estándar.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseño de la retroiluminación de un botón del salpicadero de un automóvil.
Requisitos:Iluminación azul uniforme en 4 botones, operando desde el sistema de 12V del vehículo, brillo estable en un rango de temperatura en el habitáculo de -30°C a 85°C.
Implementación:
1. Selección del LED:Utilizar cuatro LED 65-11-UB0200L-AM, todos del mismo bin de intensidad luminosa (por ejemplo, T1) y longitud de onda (por ejemplo, 6771).
2. Diseño del Circuito:Conectar los LED en serie con una resistencia limitadora de corriente. Calcular el valor de la resistencia: R = (V_{alimentación}- 4 * V_F) / I_F. Usando un valor nominal de 12V (vehículo), V_Ftípica de 3.1V, e I_Fde 20mA: R = (12 - 12.4) / 0.02 = Valor negativo. Esto muestra que una cadena en serie de 4 no es viable con 12V. Use 3 LED en serie o, más comúnmente, cada LED con su propia resistencia excitado desde un rail regulado de 5V o 3.3V.
3. Consideración Térmica:A 85°C ambiente, consulte la curva de derating. Asegúrese de que la temperatura de la pista de soldadura se gestione mediante el diseño de la PCB.
4. Diseño Óptico:Utilice una guía de luz o una película difusora sobre los LED para mezclar la luz de las cuatro fuentes discretas en un área uniforme detrás de cada símbolo del botón.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz mediante electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el bandgap de energía de los materiales semiconductores utilizados. Para los LED azules, típicamente se emplean materiales como el nitruro de galio e indio (InGaN). El encapsulado PLCC-2 alberga el diminuto chip semiconductor, proporciona conexiones eléctricas a través de dos pistas e incorpora una lente de plástico moldeada que da forma a la salida de luz y protege el chip.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en los LED para aplicaciones automotrices e industriales continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una fiabilidad mejorada en condiciones hostiles y tamaños de encapsulado más pequeños que permiten diseños más densos y flexibles. También hay un creciente énfasis en el control preciso del color y binning más estricto para satisfacer las demandas de aplicaciones como pantallas a todo color e interfaces hombre-máquina avanzadas. Además, la integración de electrónica de control (por ejemplo, excitadores, sensores térmicos) dentro del encapsulado del LED es una tendencia emergente, simplificando el diseño del sistema para el usuario final. El 65-11-UB0200L-AM representa una solución madura y fiable dentro de este panorama en evolución, equilibrando rendimiento, coste y fiabilidad probada para sus mercados objetivo.