Hoja de Datos de LED Azul Hielo PLCC-2 - Grado Automotriz - Ángulo de Visión de 120° - 355mcd @ 10mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un LED Azul Hielo de montaje superficial de alta fiabilidad en encapsulado PLCC-2. Diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de interior automotriz, este componente combina un rendimiento óptico consistente con una construcción robusta apta para entornos hostiles. Sus ventajas clave incluyen la calificación según el estándar AEC-Q101 para componentes automotrices, el cumplimiento de las directivas medioambientales RoHS y REACH, y un conjunto equilibrado de características fotométricas y eléctricas. El mercado objetivo es la electrónica automotriz, específicamente para iluminación ambiental interior, retroiluminación de interruptores, indicadores y otros elementos de interfaz hombre-máquina donde la fiabilidad y una salida de color uniforme son críticas.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento principal se define bajo una condición de prueba estándar de una corriente directa (IF) de 10mA. A esta corriente, la intensidad luminosa típica es de 355 milicandelas (mcd), con un mínimo de 140 mcd y un máximo de 560 mcd según la estructura de clasificación (binning). La tensión directa (VF) típica es de 3.00V, con un rango de 2.75V a 3.75V. El dispositivo emite un color Azul Hielo, con coordenadas de cromaticidad CIE 1931 típicas de x=0.19 e y=0.25. Un amplio ángulo de visión de 120 grados garantiza una buena visibilidad desde diversas perspectivas. La medida del flujo luminoso tiene una tolerancia de ±8%, y la tolerancia de las coordenadas de cromaticidad es de ±0.005.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Propiedades Térmicas

Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, el dispositivo no debe operarse más allá de sus límites absolutos máximos. La corriente directa continua máxima es de 20mA, con un límite de disipación de potencia de 75mW. Puede soportar una corriente de pico de 300mA para pulsos ≤10μs con un ciclo de trabajo bajo. La temperatura de unión (Tj) no 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. Se proporcionan dos valores de resistencia térmica: una resistencia térmica eléctrica RthJS(el) de 125 K/W y una resistencia térmica real RthJS(real) de 200 K/W, cruciales para la gestión térmica en el diseño de la aplicación.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La salida del dispositivo se clasifica en "bins" para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Una tabla de clasificación detallada define grupos para la intensidad luminosa, que van desde L1 (11.2-14 mcd) hasta GA (18000-22400 mcd). El número de pieza específico cubierto en esta hoja de datos, 57-11-IB0100L-AM, corresponde a los bins dentro del rango resaltado en la tabla, siendo el valor típico de 355 mcd el que cae en el bin T1 (280-355 mcd). Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación.

3.2 Clasificación por Color

La hoja de datos hace referencia a un gráfico estándar de estructura de bins para el color Azul Hielo (la representación gráfica no se detalla completamente en el texto proporcionado). Este gráfico definiría la variación permitida en las coordenadas CIE x e y para asegurar que todos los dispositivos etiquetados como "Azul Hielo" se encuentren dentro de un rango de color visualmente aceptable. Las coordenadas típicas (0.19, 0.25) sirven como objetivo nominal dentro de este bin definido.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

El gráfico muestra la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF) a 25°C. La curva es característica de un diodo, mostrando un aumento exponencial de la corriente una vez que la tensión directa supera un umbral (aproximadamente 2.7V). Estos datos son esenciales para diseñar el circuito limitador de corriente.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente directa, pero no necesariamente de forma perfectamente lineal, especialmente cuando la corriente se acerca al límite máximo. Ayuda a los diseñadores a comprender la compensación de eficiencia al alimentar el LED a diferentes niveles de corriente.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión

Un gráfico crítico para la fiabilidad, muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. A la temperatura máxima de unión especificada de 125°C, la intensidad luminosa relativa es significativamente menor que a 25°C. Esto subraya la importancia de una gestión térmica efectiva para mantener un brillo constante.

4.4 Desviación de Cromaticidad vs. Temperatura y Corriente

Gráficos separados trazan la desviación de las coordenadas CIE x e y en función de la temperatura de unión y de la corriente directa. Estas desviaciones, aunque potencialmente pequeñas, son importantes para aplicaciones que requieren una consistencia de color estricta, ya que el color percibido del LED puede cambiar con las condiciones de operación.

4.5 Reducción de Corriente Directa y Capacidad de Manejo de Pulsos

La curva de reducción dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura. Por ejemplo, a la temperatura máxima de la almohadilla de 110°C, la corriente debe reducirse a 20mA. El gráfico de capacidad de manejo de pulsos define la corriente de pico permisible para varios anchos de pulso y ciclos de trabajo, lo cual es vital para soportar corrientes de entrada o esquemas de operación pulsada.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Este tipo de encapsulado ofrece buena estabilidad mecánica y un perfil bajo. La hoja de datos incluye un dibujo detallado de dimensiones mecánicas (referenciado pero no detallado completamente en el texto proporcionado), que especifica la longitud, anchura, altura, espaciado de pistas y otras dimensiones físicas críticas necesarias para el diseño de la huella en la PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona un patrón recomendado para la almohadilla de soldadura para asegurar la correcta formación de la junta de soldadura, una conexión eléctrica fiable y una disipación de calor óptima durante la operación. Seguir este diseño es crucial para el rendimiento de fabricación y la fiabilidad a largo plazo.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente está clasificado para soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Es necesario adherirse a un perfil de temperatura controlado (precalentamiento, estabilización, reflujo, enfriamiento) para prevenir choques térmicos y daños al chip LED o al encapsulado.

7. Embalaje e Información de Pedido

El dispositivo se suministra en embalaje estándar de la industria apto para montaje automatizado, como cinta y carrete. El número de pieza 57-11-IB0100L-AM sigue un sistema de codificación específico donde "57-11" probablemente indica la familia/tamaño del encapsulado, "IB" denota el color Azul Hielo, "0100" puede relacionarse con la clasificación de rendimiento, y "L-AM" podría especificar el tipo de embalaje u otras variantes. La sección de información de pedido detallaría las cantidades por carrete, el ancho de la cinta y la orientación.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz. Esto incluye retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación ambiental del habitáculo o consola, retroiluminación para interruptores mecánicos o táctiles capacitivos, indicadores de cambio de marcha y varias luces indicadoras de estado. Su calificación AEC-Q101 lo hace adecuado para estos entornos hostiles con ciclos de temperatura.

8.2 Consideraciones de Diseño

Alimentación de Corriente:Siempre utilice un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con el LED. La corriente de alimentación nominal es de 10mA, pero el circuito debe diseñarse para que nunca supere el máximo absoluto de 20mA bajo ninguna condición, considerando tolerancias y efectos de temperatura.

Gestión Térmica:El diseño de la PCB debe facilitar la disipación de calor. Utilice el diseño recomendado de la almohadilla de soldadura, conecte vías térmicas a planos de tierra internos si es posible, y evite colocar el LED cerca de otros componentes generadores de calor. Monitoree la temperatura de la almohadilla de soldadura para mantenerse dentro de los límites de la curva de reducción.

Protección contra ESD:Aunque el dispositivo tiene una clasificación ESD de Modelo de Cuerpo Humano (HBM) de 8kV, aún se recomiendan las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje. En aplicaciones sensibles, puede ser prudente añadir protección ESD externa adicional en la PCB.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° proporciona una emisión amplia. Para luz focalizada, se requerirán ópticas secundarias (lentes, guías de luz). Las coordenadas de color Azul Hielo deben considerarse al combinar con guías de luz o difusores para evitar cambios de color no deseados.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED PLCC-2 genéricos, los diferenciadores clave de este dispositivo son su calificación de grado automotriz (AEC-Q101) y el cumplimiento de RoHS/REACH. La estructura de clasificación detallada tanto para intensidad como para color proporciona una mayor consistencia, lo cual es crítico en interiores automotrices donde se utilizan múltiples LED en proximidad. El conjunto completo de gráficos de reducción y rendimiento en función de la temperatura permite un diseño más robusto y predecible en comparación con piezas especificadas solo a temperatura ambiente.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED continuamente a 20mA?

R: Puede, pero solo si la temperatura de la almohadilla de soldadura se mantiene a 25°C o menos, lo cual a menudo es poco práctico. Debe consultar la curva de reducción de corriente directa (Sección 4.5). A una temperatura de almohadilla más realista de 80°C, la corriente continua máxima permitida es significativamente inferior a 20mA.

P: ¿Por qué la intensidad luminosa típica se da a 10mA, no a la corriente máxima?

R: 10mA representa una condición de prueba estándar que equilibra una buena salida de luz con eficiencia y longevidad. Operar a la corriente máxima absoluta (20mA) aumenta el estrés, reduce la vida útil y genera más calor, lo que a su vez reduce la salida de luz (como se ve en los gráficos de temperatura).

P: ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica (125 K/W y 200 K/W)?

R: La resistencia térmica eléctrica (125 K/W) se deriva del parámetro eléctrico sensible a la temperatura (la tensión directa). La resistencia térmica real (200 K/W) se mide directamente a través del aumento de temperatura en la carcasa. Para el diseño térmico del peor caso, debe usarse el valor más alto (200 K/W).

P: Las coordenadas de color se desvían con la temperatura. ¿Qué tan significativo es esto para mi aplicación?

R: Los gráficos en las Secciones 4.3 y 4.4 cuantifican esta desviación. Para la mayoría de las aplicaciones de indicadores generales, la desviación puede ser insignificante. Sin embargo, para aplicaciones donde el emparejamiento de color preciso entre múltiples LED es crítico (por ejemplo, un panel de retroiluminación con múltiples LED), debe asegurarse de que todos los LED estén a una temperatura similar durante la operación para mantener la uniformidad del color.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de Retroiluminación para Interruptor Automotriz.Un grupo de cuatro interruptores en una consola central requiere retroiluminación Azul Hielo. El diseño exige brillo y color uniformes.Implementación:1) Especifique LED del mismo bin de intensidad y color (por ejemplo, bin T1) para minimizar la variación inicial. 2) Alimente todos los LED con una fuente de corriente constante idéntica ajustada a 8-10mA para garantizar condiciones de alimentación iguales y prolongar la vida útil. 3) Diseñe el layout de la PCB para proporcionar un área de cobre simétrica y suficiente alrededor de las almohadillas de soldadura de cada LED para igualar la disipación de calor. 4) Utilice una guía de luz o una película difusora diseñada para el ángulo de visión de 120° para mezclar la luz de las cuatro fuentes discretas en una única área iluminada uniforme. 5) Valide el diseño en todo el rango de temperatura automotriz (-40°C a +85°C ambiente) para verificar niveles aceptables de variación de brillo y desviación de color.

12. Introducción al 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 los huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en InGaN para colores azul/blanco). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas semiconductoras y los fósforos (si se utilizan) determina la longitud de onda, y por tanto el color, de la luz emitida. El encapsulado PLCC-2 aloja el diminuto chip semiconductor, proporciona protección mecánica, incorpora un reflector para dirigir la luz e incluye una lente de plástico moldeada que da forma al haz y determina el ángulo de visión.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

La industria del LED continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mejor reproducción cromática y una mayor fiabilidad. Para interiores automotrices, las tendencias incluyen la adopción de tamaños de encapsulado más pequeños (por ejemplo, encapsulados a escala de chip), mayor integración (LED con controladores o controladores integrados) y el uso de materiales avanzados para un mejor rendimiento a altas temperaturas. También hay un creciente énfasis en el control digital preciso del color y la intensidad para sistemas de iluminación ambiental dinámica. Este LED PLCC-2 representa una tecnología madura, bien comprendida y altamente fiable que forma la columna vertebral de muchos diseños actuales de iluminación automotriz, equilibrando rendimiento, coste y fiabilidad probada en campo.