Hoja de Datos del LED PLCC-2 67-11-IB0100L-AM - Azul Hielo - Ángulo de Visión de 120° - 3.1V - 10mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Azul Hielo de alto brillo en un encapsulado de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en entornos exigentes, presentando un amplio ángulo de visión de 120 grados y calificado según el riguroso estándar AEC-Q101 para componentes automotrices. Su propósito principal es proporcionar una iluminación vibrante y consistente para aplicaciones de interior en automoción, garantizando longevidad y estabilidad bajo diversas condiciones eléctricas y térmicas.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Eficiencia Luminosa:Proporciona una intensidad luminosa típica de 300 milicandelas (mcd) con una corriente directa estándar de 10mA, asegurando una salida brillante y visible.
• Iluminación de Ángulo Amplio:El ángulo de visión de 120° ofrece una distribución de luz amplia y uniforme, ideal para retroiluminación de paneles e indicadores.
• Fiabilidad Grado Automotriz:La calificación AEC-Q101 confirma su idoneidad para las duras condiciones ambientales de la electrónica automotriz, incluyendo amplias oscilaciones de temperatura y vibración.
• Robusta Protección contra ESD:Resiste descargas electrostáticas (ESD) de hasta 8kV (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando la robustez durante el manejo y el ensamblaje.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con las normativas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y REACH, apoyando los estándares ambientales globales.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este LED está específicamente dirigido al mercado de la electrónica automotriz. Sus principales áreas de aplicación incluyen:

• Iluminación Interior Automotriz:Iluminación para huecos de pies, tiradores de puertas, portavasos y la iluminación ambiental general de la cabina.
• Retroiluminación de Interruptores:Proporciona visibilidad clara para botones y controles en el salpicadero, la consola central y el volante.
• Indicadores del Cuadro de Instrumentos:Utilizado para luces de advertencia, indicadores de estado y retroiluminación de cuadrantes dentro del panel de instrumentos del conductor.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos definen el rendimiento del LED bajo condiciones de prueba estándar (Ts=25°C).

• Corriente Directa (I_F):La corriente de operación recomendada es de 10mA, con un valor máximo absoluto de 20mA. Se requiere una corriente mínima de 2mA para su funcionamiento.
• Intensidad Luminosa (I_V):A 10mA, la intensidad alcanza típicamente 355 mcd, con un mínimo garantizado de 140 mcd y un máximo de 560 mcd para los bins estándar. La tolerancia de medición es de ±8%.
• Tensión Directa (V_F):Típicamente 3.1V a 10mA, con un rango desde un mínimo de 2.75V hasta un máximo de 3.75V. La tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo a medida que aumenta la temperatura de unión.
• Ángulo de Visión (φ):Se define como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo. Este LED ofrece un amplio ángulo de visión de 120° ± 5°.
• Coordenadas de Cromaticidad (CIE x, y):El punto de color típico es (0.18, 0.23), definiendo su tono Azul Hielo. La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.005.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para la longevidad y estabilidad del rendimiento del LED.

• Resistencia Térmica (R_{th JS}):La resistencia térmica unión-punto de soldadura se especifica con dos valores: 130 K/W (real, medido) y 100 K/W (eléctrico, calculado). Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde el chip del LED a la PCB.
• Temperatura de Unión (T_J):La temperatura máxima permitida en la unión es de 125°C. Superar este límite puede causar degradación permanente.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para operación continua desde -40°C hasta +110°C, lo que lo hace adecuado para aplicaciones automotrices globales.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estos son los límites de estrés que no deben superarse bajo ninguna condición para evitar daños permanentes.

• Disipación de Potencia (P_d):75 mW máximo.
• Corriente de Sobretensión (I_FM):Puede soportar pulsos de 300mA con duraciones ≤ 10μs y un ciclo de trabajo bajo (D=0.005).
• Tensión Inversa (V_R):Este LED no está diseñado para operar en polarización inversa. Aplicar tensión inversa puede causar un fallo inmediato.
• Temperatura de Soldadura:Puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 30 segundos, compatible con procesos estándar de soldadura sin plomo.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

La gráfica muestra una relación no lineal. La tensión directa aumenta con la corriente pero exhibe un coeficiente de temperatura negativo. Los diseñadores deben tener esto en cuenta al diseñar circuitos limitadores de corriente, ya que V_Fdisminuirá a medida que el LED se caliente durante la operación.

3.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La salida de luz es aproximadamente lineal con la corriente en el rango inferior, pero puede mostrar signos de caída de eficiencia (eficacia reducida) en corrientes cercanas al valor máximo (20mA). Se recomienda operar en o por debajo de los 10mA típicos para una eficiencia y vida útil óptimas.

3.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión

La intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. La gráfica muestra que la salida puede caer hasta alrededor del 40% de su valor a temperatura ambiente cuando T_Jse acerca a 140°C. Esto subraya la importancia de un diseño eficaz de la PCB para la gestión térmica (usando vías térmicas, área de cobre adecuada) para mantener el brillo.

3.4 Desviación de Cromaticidad

Tanto la corriente directa como la temperatura de unión afectan a las coordenadas de color del LED. Las gráficas para ΔCIE-x y ΔCIE-y muestran desviaciones menores. Aunque las desviaciones están dentro de un rango pequeño, deben considerarse para aplicaciones que requieren una consistencia de color estricta en diferentes condiciones de operación o en matrices de múltiples LEDs.

3.5 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta gráfica crucial define la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura en la almohadilla de soldadura (T_S). A medida que T_Saumenta, la I_Fmáxima permitida debe reducirse para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C. Por ejemplo, a una T_Sde 110°C, la I_Fmáxima es de 20mA. Esta curva es esencial para determinar condiciones de operación seguras en la aplicación final.

3.6 Capacidad de Manejo de Pulsos Permitida

La gráfica muestra la relación entre el ancho de pulso (t_p), el ciclo de trabajo (D) y la corriente de pulso máxima permitida (I_FA). Para pulsos muy cortos (ej. 10μs) con un ciclo de trabajo bajo (0.005), el LED puede manejar corrientes de hasta 300mA. Esto es útil para diseñar funciones de señalización estroboscópica o pulsada.

3.7 Distribución Espectral

La gráfica de distribución espectral relativa muestra una longitud de onda pico característica de un LED Azul Hielo. El pico dominante y estrecho asegura la pureza del color. La ausencia de picos secundarios significativos en las regiones roja o verde confirma la salida de color prevista.

4. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LEDs se clasifican en bins según parámetros clave.

4.1 Binning de Intensidad Luminosa

El LED se clasifica en numerosos bins (de L1 a GA) basándose en la intensidad luminosa medida a 10mA. Cada bin cubre un rango específico en una escala logarítmica (ej. T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd). La hoja de datos resalta los "bins de salida posibles" para esta variante específica del producto. Los diseñadores deben especificar el bin requerido al realizar el pedido para garantizar uniformidad de brillo en un ensamblaje que utilice múltiples LEDs.

4.2 Binning de Color

La estructura estándar del bin de color Azul Hielo se define dentro del diagrama de cromaticidad CIE 1931. La tabla proporcionada lista códigos de bin específicos (ej. CM0, CL3) con sus correspondientes límites de coordenadas CIE x e y. Esto permite seleccionar LEDs con puntos de color casi idénticos, lo cual es crítico para aplicaciones como retroiluminación donde una falta de coincidencia de color entre LEDs adyacentes sería visualmente inaceptable.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El encapsulado PLCC-2 es un diseño estándar de montaje superficial. El dibujo dimensional (referenciado en el PDF) proporciona medidas críticas incluyendo longitud, anchura y altura del cuerpo, espaciado de pistas y posiciones de las almohadillas. Adherirse a estas dimensiones es vital para el diseño de la huella en la PCB y el ensamblaje automático pick-and-place.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Soldadura

Se proporciona un diseño sugerido de patrón de soldadura (almohadillas) para la PCB. Este patrón está optimizado para la formación fiable de juntas de soldadura durante el proceso de reflujo, asegurando una fijación mecánica adecuada y una buena conducción térmica hacia la PCB. Seguir esta recomendación ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" o conexiones de soldadura deficientes.

5.3 Identificación de Polaridad

El encapsulado PLCC-2 típicamente tiene una muesca moldeada o un cátodo marcado en una esquina del cuerpo del dispositivo. La orientación correcta de la polaridad es esencial durante el ensamblaje de la PCB para asegurar el funcionamiento del LED. Está prohibido aplicar tensión inversa.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo sin plomo (SnAgCu). El perfil incluye etapas de precalentamiento, estabilización térmica, reflujo y enfriamiento, con una temperatura máxima que no excede los 260°C durante un máximo de 30 segundos. El tiempo por encima de 217°C (temperatura de liquidus) debe controlarse para asegurar la correcta formación de la junta de soldadura sin dañar el encapsulado del LED.

6.2 Precauciones de Uso

• Precauciones contra ESD:Aunque está clasificado para 8kV HBM, deben seguirse los procedimientos estándar de manejo ESD (usando pulseras antiestáticas conectadas a tierra, estaciones de trabajo y contenedores conductores) durante el ensamblaje.
• Limitación de Corriente:Siempre alimente el LED con una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de tensión. La conexión directa a una fuente de tensión que exceda V_Fcausará una corriente excesiva y el fallo del dispositivo.
• Gestión Térmica:Implemente un diseño térmico adecuado en la PCB. Utilice la curva de reducción para determinar corrientes de operación seguras para la temperatura ambiente máxima esperada y el rendimiento térmico de la PCB.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice disolventes compatibles que no dañen la lente de plástico o el epoxi.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado de -40°C a +110°C.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Información de Embalaje

Los LEDs se suministran en cinta y carrete, que es el embalaje estándar para equipos de ensamblaje superficial automático. Se proporcionan las especificaciones del carrete (ancho de cinta, espaciado de bolsillos, diámetro del carrete) para garantizar la compatibilidad con los alimentadores de la línea de ensamblaje.

7.2 Número de Parte e Información de Pedido

El número de parte base es67-11-IB0100L-AM. Este número codifica atributos clave:

• 67-11:Probablemente indica el tipo de encapsulado (PLCC-2) y/o la serie.
• IB:Denota el color Azul Hielo (Ice Blue).
• 0100L:Puede estar relacionado con el bin de brillo o un código de producto.
• AM:Posiblemente indica grado automotriz o una revisión específica.

Al realizar el pedido, deben especificarse los códigos de bin específicos para intensidad luminosa y color para obtener las características de rendimiento deseadas.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

Para una operación estable, se prefiere un driver de corriente constante frente a una simple fuente de tensión limitada por resistencia, especialmente en entornos automotrices donde la tensión de alimentación (ej. batería de 12V) puede variar significativamente. El driver debe diseñarse para proporcionar la corriente deseada (ej. 10mA) a lo largo del rango de tensión de entrada y temperatura esperados.

8.2 Diseño Térmico en la PCB

Para mantener el rendimiento y la vida útil:

• Utilice una PCB con un espesor de cobre suficiente.
• Incorpore almohadillas de alivio térmico conectadas a un plano de cobre más grande o a un plano de tierra interno mediante múltiples vías térmicas.
• Siga la curva de reducción. Si se espera que la temperatura de la PCB en el punto de soldadura alcance los 80°C, la corriente continua máxima debe reducirse en consecuencia desde el máximo absoluto de 20mA.

8.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 120° es adecuado para iluminación de área amplia. Para aplicaciones que requieren luz más focalizada, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes, guías de luz). Las coordenadas de color Azul Hielo deben considerarse al diseñar guías de luz o difusores para lograr el efecto de color final deseado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LEDs PLCC-2 genéricos, este dispositivo ofrece ventajas distintivas para uso automotriz:

• Fiabilidad:La calificación AEC-Q101 implica pruebas de estrés rigurosas (almacenamiento a alta temperatura, ciclado térmico, humedad, etc.) no requeridas para piezas de grado comercial.
• Rango de Temperatura Extendido:Operar hasta +110°C ambiente supera el límite típico de +85°C de los LEDs comerciales, lo cual es necesario para ubicaciones cercanas a fuentes de calor en un vehículo.
• Binning Controlado:El binning detallado de intensidad y color garantiza consistencia, lo cual es menos estricto o inexistente en alternativas de menor coste.
• Robustez contra ESD:La clasificación ESD de 8kV HBM proporciona un mayor margen de seguridad contra daños electrostáticos durante la fabricación y el manejo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

La corriente de operación típica es de 10mA. Puede operarse desde el mínimo de 2mA hasta el máximo absoluto de 20mA, pero operar a 10mA proporciona el mejor equilibrio entre brillo, eficiencia y fiabilidad a largo plazo.

10.2 ¿Cómo selecciono la resistencia limitadora de corriente correcta?

Use la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos (3.75V) para un diseño en el peor de los casos, asegurando que la corriente nunca exceda el valor deseado. Para una alimentación de 12V y un objetivo de 10mA: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω. Use el siguiente valor estándar superior (ej. 820Ω o 1kΩ) y calcule la disipación de potencia resultante en la resistencia (P = I²R).

10.3 ¿Por qué es tan importante la gestión térmica?

Una alta temperatura de unión causa directamente tres problemas: 1)Caída de la Salida Luminosa:La salida de luz disminuye. 2)Desviación de Color:El color emitido puede cambiar. 3)Degradación Acelerada:La vida útil del LED se reduce exponencialmente. Un disipador de calor adecuado a través de la PCB es imprescindible para mantener el rendimiento especificado.

10.4 ¿Se pueden conectar múltiples LEDs en serie o en paralelo?

Conexión en seriees generalmente preferible porque todos los LEDs llevan la misma corriente, asegurando un brillo uniforme. La tensión de alimentación debe ser mayor que la suma de todas las V_F values. Conexión en paralelono se recomienda sin resistencias limitadoras de corriente individuales para cada LED, ya que pequeñas variaciones en V_Fpueden causar un desequilibrio significativo de corriente, llevando a un brillo desigual y a una posible sobrecarga de un LED.

11. Caso Práctico de Estudio de Diseño

11.1 Retroiluminación de Interruptores del Salpicadero Automotriz

Escenario:Diseñar la retroiluminación para una fila de 5 interruptores de pulsador idénticos en un salpicadero.

• Objetivo de Diseño:Iluminación uniforme de color azul frío en todos los botones.
• Implementación:
  1. Selección del LED:Especificar el número de parte 67-11-IB0100L-AM con un bin de color ajustado (ej. CM2) y un bin específico de intensidad luminosa (ej. T1: 280-355 mcd) para garantizar consistencia.
  2. Circuito:Conectar los 5 LEDs en serie con un único driver de corriente constante ajustado a 10mA. Suponiendo un V_Ftípico de 3.1V, el driver necesita una tensión de salida > 15.5V (5 * 3.1V). Una alimentación automotriz de 12V es insuficiente, por lo que se necesita un convertidor elevador (boost) o un driver que opere desde una tensión regulada más alta (ej. 18V).
  3. Diseño de la PCB:Coloque cada LED directamente detrás de su respectivo difusor del interruptor. Diseñe la huella en la PCB exactamente según el diseño de almohadillas recomendado. Conecte la almohadilla térmica de cada LED a una zona de cobre dedicada en la placa con múltiples vías térmicas hacia un plano de tierra interno para la disipación de calor.
  4. Validación:Después del ensamblaje, mida la temperatura de la almohadilla de soldadura cerca de un LED durante la operación en una cámara de alta temperatura ambiente (ej. +85°C). Use la curva de reducción para verificar que la corriente de 10mA sigue siendo segura a la T_S.

medida. Este enfoque garantiza una iluminación fiable, uniforme y duradera.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz (LED) semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida entre el ánodo y el cátodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales InGaN para colores azul/blanco/azul hielo). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas semiconductoras determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. El encapsulado plástico PLCC encapsula el chip, proporciona protección mecánica e incorpora una lente moldeada que da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión de 120°.

13. Tendencias Tecnológicas

La evolución de LEDs como este está impulsada por varias tendencias clave en las industrias automotriz y de iluminación general:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en ciencia de materiales buscan producir más salida de luz (lúmenes) por unidad de potencia eléctrica de entrada (vatios), reduciendo el consumo energético y la carga térmica.
• Mayor Fiabilidad y Vida Útil:Los avances en materiales de encapsulado, técnicas de unión del chip y tecnología de fósforo (para LEDs blancos) continúan elevando las cifras de tiempo medio entre fallos (MTBF), superando las 50,000 horas.
• Miniaturización:La búsqueda de ensamblajes electrónicos más pequeños y densos conduce al desarrollo de LEDs en formatos de encapsulado aún más pequeños (ej. encapsulados a escala de chip) manteniendo o mejorando la salida de luz.
• Iluminación Inteligente y Adaptativa:La integración con sistemas de control para efectos de iluminación dinámicos, regulación de intensidad y ajuste de temperatura de color se está volviendo más prevalente, aunque esto a menudo implica circuitos integrados de control (driver) más complejos más que el elemento LED en sí.
• Estándares de Calidad Más Estrictos:La adopción de estándares como AEC-Q102 (un estándar más específico para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices) representa una tendencia hacia componentes aún más especializados y rigurosamente probados para uso automotriz.