Hoja de Datos de LED Blanco Frío PLCC-2 - Ángulo de Visión de 120° - 3.1V Típ. - 20mA - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED de montaje superficial de alta luminosidad que utiliza el encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado principalmente para entornos exigentes del interior automotriz, ofreciendo un rendimiento fiable en un amplio rango de temperaturas. Sus ventajas principales incluyen una combinación equilibrada de salida luminosa, amplio ángulo de visión y una construcción robusta que cumple con los estándares de fiabilidad de grado automotriz.

El LED emite una luz blanca fría, caracterizada por coordenadas de color CIE 1931 típicas de (0.3, 0.3). Está dirigido a aplicaciones que requieren una iluminación brillante y consistente en espacios confinados, como retroiluminación de cuadros de instrumentos, iluminación de interruptores y grupos de indicadores. El cumplimiento de AEC-Q102, RoHS y REACH subraya su idoneidad para ensamblajes electrónicos modernos con requisitos estrictos de calidad y medioambientales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave se definen con una corriente de prueba estándar de 20mA. La intensidad luminosa típica es de 1800 milicandelas (mcd), con un valor mínimo garantizado de 1400 mcd y un máximo de hasta 3550 mcd dependiendo del bin de producción. La tensión directa (V_F) mide típicamente 3.1V, oscilando entre un mínimo de 2.5V y un máximo de 3.75V. Este parámetro es crucial para calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente en el diseño del circuito.

El dispositivo presenta un ángulo de visión muy amplio de 120 grados, definido como el ángulo total donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo. Esto garantiza una distribución uniforme de la luz, esencial para la iluminación de paneles e interruptores.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa continua absoluta máxima es de 30 mA. El dispositivo puede soportar picos de corriente de hasta 250 mA para pulsos \u2264 10 \u00b5s con un ciclo de trabajo muy bajo (0.005). La temperatura de unión no debe exceder los 125\u00b0C. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -40\u00b0C hasta +110\u00b0C, confirmando su robustez de grado automotriz. La protección contra descargas electrostáticas (ESD) está clasificada en 8 kV (Modelo de Cuerpo Humano).

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para la longevidad y estabilidad del rendimiento del LED. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura se especifica de dos maneras: una resistencia térmica real (R_{th JS real}) de 130 K/W y una resistencia térmica eléctrica (R_{th JS el}) de 100 K/W. Este parámetro indica la eficacia con la que se conduce el calor desde la unión del semiconductor. Es necesario un diseño adecuado de la PCB con suficiente alivio térmico para mantener la temperatura de las pistas de soldadura dentro de límites seguros, como se muestra en la curva de reducción de potencia.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Corriente Directa vs. Tensión (Curva I-V)

El gráfico proporcionado muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa a 25\u00b0C. La curva es no lineal, típica de un diodo. A los 20mA nominales, la tensión se sitúa alrededor de 3.1V. Los diseñadores deben usar esta curva para asegurar que el circuito de excitación proporcione una corriente estable, no una tensión fija, para lograr una salida de luz consistente.

3.2 Salida Óptica vs. Corriente y Temperatura

La intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente directa pero exhibe una relación sub-lineal, enfatizando la necesidad de control de corriente. Más importante aún, el gráfico que muestra la intensidad luminosa relativa frente a la temperatura de unión demuestra un coeficiente de temperatura negativo. A medida que aumenta la temperatura de unión, la salida de luz disminuye. A la temperatura máxima de unión de 125\u00b0C, la salida puede ser solo alrededor del 40-50% de su valor a 25\u00b0C. Este efecto de extinción térmica debe tenerse en cuenta en el diseño térmico.

3.3 Estabilidad Cromática

Los gráficos muestran el desplazamiento de las coordenadas CIE x e y tanto con la corriente directa como con la temperatura de unión. Aunque existen desplazamientos, son relativamente pequeños (\u00b1~0.01 para la temperatura, menos para la corriente), lo que indica una buena estabilidad de color bajo condiciones operativas variables, vital para aplicaciones donde la consistencia del color es importante.

3.4 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La curva de distribución espectral relativa muestra un pico en la región de longitud de onda azul, característica de un LED blanco convertido por fósforo, con un amplio pico secundario en la región amarilla/verde proveniente del fósforo. El diagrama del patrón de radiación confirma el perfil de emisión tipo Lambertiano, resultando en el amplio ángulo de visión de 120\u00b0.

4. Explicación del Sistema de Binning

El producto está disponible en grupos de rendimiento clasificados, o "bins", para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción.

4.1 Binning de Intensidad Luminosa

Se define una estructura de binning completa, que va desde bins de baja salida (ej., L1: 11.2-14 mcd) hasta bins de muy alta salida (ej., GA: 18000-22400 mcd). Para este número de parte específico (67-11-C70200H-AM), el bin de salida estándar resaltado es "AB", que corresponde a un rango de intensidad luminosa de 1400 a 1800 mcd. Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación.

4.2 Binning de Color

La hoja de datos hace referencia a un diagrama de "Estructura de Bin de Color Blanco Estándar" (no detallado completamente en el extracto proporcionado). Típicamente, estos diagramas trazan las coordenadas CIE x e y dentro de un cuadrilátero o región definida en el diagrama de cromaticidad. Los LEDs se clasifican en bins según dónde caigan sus coordenadas de color dentro de esta región, asegurando una tolerancia de color ajustada, típicamente dentro de \u00b10.005 como se indica en la sección de características.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

El componente utiliza un encapsulado estándar de montaje superficial PLCC-2. El dibujo mecánico (referenciado en el contenido) especificaría la longitud, anchura, altura, espaciado de pistas y tolerancias exactas. Esta información es crítica para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar un ajuste adecuado dentro del ensamblaje.

5.2 Diseño Recomendado de Pistas de Soldadura

Una sección dedicada proporciona el patrón de pistas (geometría de las pistas de soldadura) recomendado para la PCB. Seguir esta directriz es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, un correcto auto-alineamiento durante el reflujo y una transferencia de calor efectiva desde el dispositivo a la PCB.

5.3 Identificación de Polaridad

Los encapsulados PLCC-2 suelen tener una esquina marcada o un chaflán para indicar el pin del cátodo (negativo). La orientación correcta de la polaridad es obligatoria durante la colocación para asegurar el funcionamiento del dispositivo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica una temperatura máxima de soldadura de 260\u00b0C durante 30 segundos. Esto se refiere a la temperatura máxima medida en las uniones de soldadura durante un proceso de reflujo estándar. Debe seguirse un perfil de reflujo típico con etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento, asegurando que la temperatura en las pistas del componente no exceda este límite para prevenir daños en el encapsulado plástico o en la unión interna del chip.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales de manejo incluyen el uso de prácticas seguras contra ESD durante el montaje, evitar estrés mecánico en la lente y prevenir la contaminación de la superficie óptica. El dispositivo no está diseñado para operar con tensión inversa.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento es de -40\u00b0C a +110\u00b0C. Además, el Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) está clasificado como Nivel 2. Esto significa que el componente puede almacenarse en un ambiente seco (típicamente<60% de Humedad Relativa) hasta por un año. Si se abre o se excede el tiempo de la bolsa con barrera de humedad, las piezas deben ser secadas en horno antes de la soldadura por reflujo para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la presión de vapor).

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es una fuente de corriente constante o una simple resistencia en serie desde una fuente de tensión. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usando la V_Ftípica de 3.1V y un objetivo de 20mA, con una alimentación de 5V, la resistencia sería (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohmios. Debe seleccionarse una resistencia con una potencia nominal de al menos (5V-3.1V)*0.02A = 0.038W, con una potencia superior (ej., 1/8W o 1/4W) para un margen de seguridad.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Utilice la curva de reducción de corriente directa. Para operación continua a altas temperaturas ambiente, la corriente debe reducirse para mantener la temperatura del punto de soldadura por debajo de 110\u00b0C (donde la corriente máxima es 30mA). Es necesario un área de cobre adecuada debajo y alrededor de las pistas de soldadura para disipar el calor.
• Control de Corriente:Siempre excite los LEDs con una corriente controlada, no con una tensión fija, para asegurar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica.
• Diseño Óptico:El haz amplio de 120\u00b0 es adecuado para iluminación difusa. Para luz focalizada, se requerirían ópticas secundarias (lentes).
• Protección ESD:Aunque el dispositivo tiene protección de 8kV HBM, incorporar supresión de tensión transitoria adicional en líneas sensibles en entornos automotrices es una buena práctica.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs PLCC-2 genéricos, los diferenciadores clave de este dispositivo son sucalificación AEC-Q102y su ampliorango de temperatura de operación (-40\u00b0C a +110\u00b0C). Estos no son típicos en LEDs de grado comercial y son esenciales para la certificación automotriz. La clasificación ESD especificada (8kV) también es más alta que la de muchas piezas estándar. La estructura detallada de binning proporciona a los fabricantes un rendimiento predecible, lo cual es crítico para la producción en masa donde la consistencia es primordial.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la diferencia entre los valores "Típicos" y "Máximos"?

R: "Típico" es el valor promedio esperado en condiciones estándar. "Máximo" (o "Mínimo") son los límites garantizados; todos los dispositivos funcionarán dentro de estos límites según la especificación de la hoja de datos.

P: ¿Puedo excitar este LED a 30mA continuamente?

R: Solo si la temperatura de la pista de soldadura (T_S) puede mantenerse en o por debajo de 110\u00b0C, según la curva de reducción. A temperaturas más altas, la corriente debe reducirse. Para una operación a largo plazo fiable, se recomienda excitar a o por debajo de los 20mA típicos.

P: Las coordenadas de color son (0.3, 0.3). ¿Es esto un blanco puro?

R: En el diagrama de cromaticidad CIE 1931, el punto (0.33, 0.33) se considera a menudo el punto blanco de "energía igual". Coordenadas de (0.3, 0.3) indican un blanco frío con un ligero desplazamiento hacia el azul/verde, que es un tono común y deseable para retroiluminación de pantallas.

P: ¿Qué significa MSL 2 para mi proceso de producción?

R: Los componentes MSL 2 tienen una vida útil en planta de 1 año cuando se almacenan a \u2264 30\u00b0C/60% HR. Después de abrir la bolsa, deben usarse dentro de un tiempo especificado (ej., 168 horas) o secarse en horno antes del reflujo para eliminar la humedad absorbida.

10. Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El chip semiconductor central emite luz azul cuando la corriente fluye a través de su unión p-n (electroluminiscencia). Esta luz azul incide sobre una capa de material de fósforo amarillo (o amarillo y rojo) depositado sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y re-emite luz en longitudes de onda más largas, amarillas/rojas. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla/roja convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto (blanco frío, blanco neutro, blanco cálido) está determinado por la mezcla y composición de los fósforos.

11. Tendencias de la Industria

El mercado de iluminación automotriz continúa demandando mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), un índice de reproducción cromática (CRI) mejorado para una mayor claridad visual y una mayor fiabilidad. La integración de LEDs con circuitos integrados de excitación y sensores en módulos de iluminación inteligente es una tendencia creciente. Además, existe un impulso hacia huellas de encapsulado estandarizadas y más pequeñas con mayor densidad de potencia, aunque los encapsulados PLCC siguen siendo populares por su rentabilidad y fiabilidad probada en aplicaciones de potencia media como la iluminación interior.