Hoja de Datos de LED Blanco Frío PLCC-2 - 3.1mm x 2.8mm x 1.9mm - Voltaje 3.1V - Potencia 0.062W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de alto rendimiento para montaje superficial que utiliza un encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en entornos exigentes, presentando una temperatura de color Blanco Frío. Sus objetivos principales de diseño son las aplicaciones de iluminación interior automotriz, donde una salida de luz consistente, ángulos de visión amplios y una construcción robusta son primordiales. El LED está calificado según el estándar AEC-Q102 para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices, lo que garantiza que cumple con los estrictos requisitos de calidad y fiabilidad para ciclado térmico, resistencia a la humedad y operación a largo plazo.

Las ventajas principales de este componente incluyen su factor de forma compacto, una excelente eficiencia luminosa para su tamaño de encapsulado y un ángulo de visión muy amplio de 120 grados, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de retroiluminación e indicadores donde la dispersión de la luz es importante. También cumple con las principales normativas medioambientales, incluyendo RoHS, REACH y estándares libres de halógenos, convirtiéndolo en una opción adecuada para diseños electrónicos modernos con restricciones estrictas de materiales.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave se definen bajo una condición de prueba estándar de una corriente directa (I_F) de 20mA. La intensidad luminosa típica es de 1800 milicandelas (mcd), con un valor mínimo especificado de 900 mcd y un máximo de hasta 3550 mcd dependiendo del lote de producción. El voltaje directo (V_F) mide típicamente 3.1V, con un rango de 2.5V a 3.75V. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. La longitud de onda dominante se caracteriza por sus coordenadas de cromaticidad CIE 1931, con valores típicos x e y alrededor de 0.3, definiendo su punto de Blanco Frío. Se aplica una tolerancia de ±0.005 a estas coordenadas.

El dispositivo presenta un ángulo de visión amplio (2φ) de 120 grados, definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. Esta característica es vital para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme sobre un área amplia.

2.2 Valores Máximos Absolutos y Gestión Térmica

Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, el dispositivo no debe operarse más allá de sus Valores Máximos Absolutos. La corriente directa continua máxima es de 30 mA, con una disipación de potencia máxima de 112 mW. Para pulsos cortos (≤10 μs, ciclo de trabajo 0.005), se permite una corriente de sobretensión (I_FM) de 250 mA. La temperatura de unión (T_J) nunca debe superar los 125°C. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -40°C hasta +110°C, confirmando su idoneidad para entornos automotrices.

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la vida útil 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 130 K/W, mientras que el valor derivado por el método eléctrico (R_{th JS el}) es de 100 K/W. Es necesario un diseño de PCB adecuado con suficiente alivio térmico y área de cobre para mantener una temperatura baja en el punto de soldadura, como se muestra en la curva de reducción de corriente directa.

2.3 Especificaciones de Fiabilidad y Cumplimiento

El LED demuestra una construcción robusta con una capacidad de resistencia a Descargas Electroestáticas (ESD) de 8 kV (Modelo de Cuerpo Humano, HBM). Está clasificado con un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3, lo que indica que puede estar expuesto a condiciones de fábrica hasta 168 horas antes de la soldadura por reflujo. Además, cumple con la Clase de Robustez a la Corrosión B1, mejorando su resistencia a atmósferas corrosivas. Se confirma el cumplimiento total con los estándares RoHS, REACH de la UE y libres de halógenos (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Curva IV y Eficiencia Luminosa

La gráfica de corriente directa frente a voltaje directo (I-V) muestra la relación exponencial característica. En el punto de operación típico de 20mA, el voltaje es aproximadamente 3.1V. Los diseñadores utilizan esta curva para seleccionar los componentes del driver apropiados. La gráfica de intensidad luminosa relativa frente a corriente directa indica que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente más allá del punto de operación típico, y no se recomienda operar por encima de 30mA. La curva de reducción de corriente directa es esencial para el diseño térmico, mostrando cómo la corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura de la almohadilla de soldadura aumenta por encima de los 25°C.

3.2 Dependencia de la Temperatura y Características Espectrales

La gráfica de intensidad luminosa relativa frente a temperatura de unión muestra la disminución esperada en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, una característica común de los LEDs. La curva de voltaje directo relativo frente a temperatura de unión tiene una pendiente negativa, que puede utilizarse en algunos circuitos para la detección de temperatura. Los gráficos de desplazamiento de coordenadas de cromaticidad frente a corriente y temperatura muestran una variación mínima, lo que indica una buena estabilidad de color bajo diferentes condiciones de operación. El gráfico de características de longitud de onda representa la distribución espectral de potencia relativa, típica de un LED blanco convertido por fósforo con un emisor azul y una emisión amplia de fósforo amarillo.

3.3 Capacidad de Operación por Pulsos

El gráfico de capacidad de manejo de pulsos permitidos proporciona orientación para impulsar el LED con corrientes pulsadas superiores al máximo en CC. Representa la amplitud de la corriente directa (I_FA) frente al ancho del pulso (t_p) para varios ciclos de trabajo (D). Esto permite a los diseñadores lograr un brillo instantáneo mayor para aplicaciones de estroboscopio o señalización sin exceder los límites de potencia promedio.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto está disponible en grupos clasificados según la intensidad luminosa y las coordenadas de cromaticidad para garantizar la consistencia en el diseño de la aplicación.

4.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica en numerosos lotes designados por códigos alfanuméricos (por ejemplo, L1, L2, M1... hasta GA). Cada lote define un rango específico de intensidad luminosa mínima y máxima medida en milicandelas (mcd). Para este número de parte específico, los lotes de salida posibles se resaltan e incluyen rangos desde 1120 mcd hasta 3550 mcd (lotes AA hasta CA), con el valor típico de 1800 mcd dentro del lote BA (1800-2240 mcd). Se aplica una tolerancia de medición de ±8%.

4.2 Clasificación por Coordenadas de Cromaticidad

El color Blanco Frío se clasifica según el sistema de coordenadas CIE 1931 (x, y). La hoja de datos proporciona una tabla que enumera varios códigos de lote (por ejemplo, PK0, HK0, NK0) y sus correspondientes áreas cuadriláteras definidas por cuatro conjuntos de coordenadas (x, y). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con puntos de color estrictamente controlados para aplicaciones donde la coincidencia de color es crítica, como en grupos de instrumentos o interruptores retroiluminados.

5. Información Mecánica, de Empaquetado y Montaje

5.1 Dimensiones Mecánicas y Polaridad

El LED está alojado en un encapsulado estándar PLCC-2 para montaje superficial. El dibujo mecánico (referenciado en el PDF) especifica las dimensiones exactas, incluyendo la longitud total, el ancho, la altura, el espaciado de las patillas y las tolerancias. El encapsulado suele presentar una lente moldeada. La polaridad se indica mediante una marca de cátodo, a menudo una muesca o un punto en el encapsulado, que debe alinearse correctamente con la huella en el PCB.

5.2 Huella PCB Recomendada y Soldadura

Se proporciona un diseño recomendado de almohadillas de soldadura para garantizar uniones fiables y un rendimiento térmico óptimo. Esto incluye dimensiones para las almohadillas metálicas y la almohadilla térmica (si está presente). Se especifica el perfil de soldadura por reflujo, con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Es necesario adherirse a este perfil para evitar daños en el encapsulado o degradación de los materiales internos.

5.3 Empaquetado y Precauciones de Manipulación

Los componentes se suministran en empaquetado de cinta y carrete, adecuado para máquinas de montaje automático pick-and-place. Las precauciones de uso incluyen procedimientos estándar de manejo ESD (usando pulseras y estaciones de trabajo conectadas a tierra), evitar estrés mecánico en la lente y prevenir la contaminación. También pueden esbozarse criterios específicos de prueba de resistencia al azufre para aplicaciones en entornos con alto contenido de azufre.

6. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz. Esto incluye la retroiluminación de cuadros de instrumentos, botones de sistemas de infoentretenimiento, paneles de control climático e iluminación ambiental general de la cabina. También es adecuado para la retroiluminación de interruptores en varios dispositivos electrónicos y fines generales de indicador donde se desea un ángulo de visión amplio y luz blanca fría.

6.2 Diseño de Circuito y Consideraciones Térmicas

Los diseñadores deben implementar un circuito driver de corriente constante para garantizar una salida de luz estable y una larga vida útil del LED, ya que el brillo del LED es una función de la corriente, no del voltaje. Se puede usar una resistencia en serie para aplicaciones simples, pero se recomienda un driver activo para entornos de voltaje automotriz (por ejemplo, sistema de 12V). El diseño térmico no es negociable. El PCB debe proporcionar una ruta térmica suficiente desde las almohadillas de soldadura del LED a un área de cobre más grande o un disipador de calor para mantener la temperatura de unión muy por debajo del máximo de 125°C, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima.

6.3 Consideraciones de Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados significa que la luz se emite en un patrón Lambertiano amplio. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se deben emplear ópticas secundarias como lentes o guías de luz. La interacción del patrón de emisión del LED con estos elementos ópticos debe simularse o prototiparse para lograr el efecto de iluminación deseado.

7. Comparativa Técnica y Guía de Selección

Al seleccionar un LED para aplicaciones de interior automotriz, los diferenciadores clave para esta pieza incluyen su calificación AEC-Q102, su amplio ángulo de visión y sus lotes específicos de intensidad luminosa. En comparación con los LEDs de grado no automotriz, este componente ofrece una fiabilidad probada bajo choque térmico, humedad y estrés operativo a largo plazo. El encapsulado PLCC-2 ofrece un buen equilibrio entre tamaño, salida de luz y facilidad de montaje en comparación con encapsulados más pequeños a escala de chip o dispositivos más grandes de orificio pasante.

8. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es el propósito de la información de clasificación (binning)?

R: La clasificación garantiza la consistencia de color y brillo dentro de un lote de producción. Para aplicaciones que utilizan múltiples LEDs uno al lado del otro (como un panel de retroiluminación), especificar un lote ajustado para intensidad luminosa y coordenadas de cromaticidad evita diferencias visibles en brillo o color entre LEDs individuales.

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 5V o 12V?

R: No. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje superior a su voltaje directo hará que fluya una corriente excesiva, pudiendo destruirlo instantáneamente. Siempre debe utilizar un mecanismo limitador de corriente, como una resistencia o un circuito integrado driver de LED dedicado.

P: ¿Por qué es importante la especificación de resistencia térmica?

R: La resistencia térmica cuantifica la eficacia con la que el calor puede escapar de la unión del LED. Un valor más bajo significa una mejor disipación de calor. Exceder la temperatura máxima de unión reduce significativamente la salida luminosa y acorta drásticamente la vida operativa del LED. Un disipador de calor adecuado, guiado por la resistencia térmica y la curva de reducción, es esencial para un rendimiento fiable.

P: ¿Qué significa MSL 3 para el almacenamiento y manipulación?

R: MSL (Nivel de Sensibilidad a la Humedad) 3 significa que el encapsulado puede absorber niveles dañinos de humedad si se expone a condiciones ambientales durante más de 168 horas (7 días). Después de este tiempo, o si se abre la bolsa sellada original, los componentes deben hornearse según un perfil especificado antes de poder soldarse por reflujo de manera segura para prevenir el "efecto palomita" o la delaminación interna.

9. Principios de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. El chip semiconductor central emite luz azul cuando se polariza directamente (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 la luz azul y la reemite como un espectro más amplio de longitudes de onda más largas (amarillo, rojo). La combinación de la luz azul restante y la luz convertida por el fósforo da como resultado la percepción de luz blanca. La proporción exacta de emisión azul frente a la del fósforo determina la temperatura de color correlacionada (CCT), en este caso, Blanco Frío.

10. Tendencias y Contexto de la Industria

La tendencia en la iluminación interior automotriz se dirige hacia una mayor integración, iluminación dinámica y experiencias ambientales personalizadas. Si bien los LEDs discretos como este componente PLCC-2 siguen siendo vitales para la retroiluminación de interruptores e indicadores básicos, hay una creciente adopción de tiras de LED flexibles, LEDs RGB direccionables y tecnologías avanzadas de guías de luz para crear superficies de luz sin costuras. Además, la demanda de mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) y un índice de reproducción cromática (CRI) mejorado continúa, impulsando avances en la tecnología de fósforos y el diseño de chips. Las estrictas calificaciones automotrices (AEC-Q102) y el cumplimiento medioambiental (libre de halógenos) destacados en esta hoja de datos reflejan el enfoque general de la industria en la fiabilidad, la longevidad y la responsabilidad medioambiental.