Hoja de Datos del LED Rojo PLCC-2 67-21-UR0200L-AM - Ángulo de Visión de 120° - 300mcd @ 20mA - Grado Automotriz - Documento Técnico en Español

3. Límites Absolutos Máximos

Estos son límites de estrés que no deben superarse bajo ninguna condición, ni siquiera momentáneamente. Operar más allá de estos límites puede causar daños permanentes.

• Corriente de Sobretensión (I_FM):100 mA para pulsos ≤ 10 µs con un ciclo de trabajo muy bajo (D=0.005). Esta especificación es relevante para soportar transitorios breves.
• Voltaje Inverso (V_R):El dispositivono está diseñado para operación inversa. Aplicar un voltaje inverso puede destruir instantáneamente el LED. Es necesaria protección (por ejemplo, un diodo en paralelo) si es posible un voltaje inverso en el circuito.
• Descarga Electroestática (ESD):Clasificado a 2 kV (Modelo de Cuerpo Humano, HBM). Este es un nivel moderado de protección ESD; aún deben seguirse las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Temperatura de Soldadura por Reflujo:El encapsulado puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos en el proceso de soldadura por reflujo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos en la hoja de datos ilustran cómo cambian los parámetros clave con las condiciones de operación, proporcionando datos esenciales para el diseño en el mundo real.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Este gráfico fundamental muestra la relación exponencial entre corriente y voltaje. Para este LED, a 20 mA, el voltaje es típicamente de 2.0V. La curva es esencial para seleccionar una resistencia limitadora de corriente apropiada o diseñar un controlador de corriente constante. El voltaje aumenta de forma no lineal con la corriente.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra que la salida de luz aumenta con la corriente pero no de forma perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas. Ayuda a determinar la corriente de conducción necesaria para lograr un nivel de brillo deseado, considerando la eficiencia.

4.3 Gráficos de Dependencia con la Temperatura

Tres gráficos clave muestran el impacto de la temperatura de unión (T_J):

• Intensidad Luminosa Relativa vs. T_J:La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esta es una consideración crítica para aplicaciones en entornos calurosos como los interiores automotrices.
• Voltaje Directo Relativo vs. T_J:El voltaje directo cae linealmente a medida que aumenta la temperatura (típicamente -2 mV/°C para LEDs rojos). Esta propiedad a veces puede usarse para la detección de temperatura.
• Desplazamiento de Longitud de Onda Relativo vs. T_J:La longitud de onda dominante se desplaza ligeramente (típicamente unos pocos nanómetros) con la temperatura, lo que puede afectar la percepción del color en aplicaciones críticas.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este es uno de los gráficos más importantes para la fiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S). A medida que aumenta la temperatura ambiente/de la almohadilla, la corriente segura máxima disminuye. Por ejemplo, a la temperatura máxima de la almohadilla de soldadura de 110°C, la corriente continua máxima permitida es de 30 mA. Los diseñadores deben asegurarse de que la corriente de operación esté por debajo de esta línea reducida, basándose en la peor temperatura de su aplicación.

4.5 Capacidad de Manejo de Pulsos Admisible

Este gráfico define la corriente de pulso máxima permitida para varios anchos de pulso (t_p) y ciclos de trabajo (D). Permite que el LED sea conducido con pulsos cortos de alta corriente para lograr un brillo instantáneo muy alto, siempre que no se superen los límites de potencia promedio y temperatura de unión.

5. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Debido a las variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en grupos de rendimiento (bins). Esto permite a los clientes seleccionar componentes con características específicas.

5.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

El LED se clasifica en grupos según su intensidad luminosa mínima a 20mA. La hoja de datos enumera bins desde L1 (11.2-14 mcd) hasta GA (18000-22400 mcd). Para el 67-21-UR0200L-AM, el bin típico se centra alrededor de 300 mcd, que probablemente cae dentro de los bins T1 (280-355 mcd) o T2 (355-450 mcd). Los "bins de salida posibles" están resaltados, indicando el rango de intensidad específico disponible para este número de parte.

5.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El LED también se clasifica por su longitud de onda dominante para garantizar un color consistente. Los bins se definen en pasos de 3nm o 4nm. Para una longitud de onda típica de 623 nm, los bins relevantes son 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) y 2730 (627-630 nm). El bin específico para un pedido determinado determina el tono exacto de rojo.

6. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado estándar de montaje superficial PLCC-2. Este encapsulado tiene dos terminales y a menudo incluye una lente de plástico moldeada. Las dimensiones exactas, incluidos largo, ancho, altura y espaciado de terminales, se proporcionan en el dibujo mecánico (Sección 7 del PDF). El diseño recomendado de la almohadilla de soldadura (Sección 8) es crucial para lograr una junta de soldadura fiable y una conexión térmica adecuada con la PCB. Adherirse a estas dimensiones ayuda a prevenir el efecto "tombstoning" y asegura un buen disipador de calor.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

7.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica un perfil de reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos. Este es un perfil de reflujo estándar sin plomo (SnAgCu). Las tasas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento deben controlarse según las directrices estándar IPC/JEDEC para evitar choques térmicos y asegurar una correcta formación de la junta de soldadura.

7.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales de manejo y diseño incluyen:

• Protección ESD:Utilice medidas antiestáticas estándar durante el manejo y montaje.
• Control de Corriente:Siempre opere el LED con un dispositivo limitador de corriente (resistencia o controlador). No lo conecte directamente a una fuente de voltaje.
• Protección contra Voltaje Inverso:Implemente protección en el circuito si es posible una polarización inversa.
• Gestión Térmica:Diseñe la PCB con un área de cobre adecuada o vías térmicas para disipar el calor, especialmente cuando opere a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas.
• Limpieza:Utilice disolventes de limpieza apropiados que sean compatibles con el encapsulado de plástico.

8. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

8.1 Diseño del Circuito de Conducción

El método de conducción más simple es una resistencia en serie. El valor de la resistencia (R) se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.75V) para asegurar que la corriente no exceda el nivel deseado incluso con una pieza de alto V_F. Por ejemplo, con una alimentación de 5V y un objetivo de 20 mA: R = (5V - 2.75V) / 0.020A = 112.5Ω (use un valor estándar de 110Ω o 120Ω). La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos P = I²* R. Para un brillo y eficiencia más estables, especialmente con la temperatura, se recomienda un controlador de corriente constante.

8.2 Diseño Térmico en Entornos Automotrices

Los interiores automotrices pueden experimentar temperaturas extremas. La curva de reducción debe aplicarse cuidadosamente. Si el LED se coloca cerca de una fuente de calor (por ejemplo, detrás de un salpicadero expuesto al sol), la temperatura local de la PCB puede ser significativamente mayor que la temperatura del aire de la cabina. Se recomienda simulación o medición térmica. Usar una PCB con un plano de masa interno conectado a la almohadilla térmica del LED (si está presente) mejora enormemente la disipación de calor.

8.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 120 grados es adecuado para iluminación de área amplia. Para indicadores enfocados, puede ser necesaria una óptica secundaria (lente o guía de luz). El material del encapsulado de plástico puede tener propiedades específicas de índice de refracción que deben considerarse al diseñar guías de luz o difusores adyacentes.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs rojos PLCC-2 genéricos, los diferenciadores clave de esta pieza son sucalificación AEC-Q101y suinformación detallada de clasificación (binning). La calificación AEC-Q101 implica una serie de pruebas de estrés (vida útil a alta temperatura, ciclado térmico, resistencia a la humedad, etc.) que los componentes genéricos no realizan. Esto proporciona un nivel de confianza mucho mayor en la fiabilidad a largo plazo para aplicaciones automotrices. La extensa clasificación permite un control más estricto sobre el brillo y la consistencia del color en las series de producción, lo cual es crítico para los cuadros de instrumentos automotrices donde todas las luces de advertencia deben coincidir.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo conducir este LED a 30 mA de forma continua?

R: Solo puede conducirlo a 30 mA de forma continua si la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S) está a 30°C o menos, según la curva de reducción. A una temperatura interior automotriz más realista de 85°C, la corriente continua máxima se reduce a aproximadamente 22-24 mA. Consulte siempre el gráfico de reducción para la temperatura específica de su aplicación.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la intensidad luminosa 'Típica' y la 'Clasificada' (Binned)?

R: "Típica" (300 mcd) es un promedio estadístico de la hoja de datos. Cuando realiza un pedido, recibe piezas de unbin específico(por ejemplo, T1: 280-355 mcd). Todos los LEDs en su pedido tendrán una intensidad mínima dentro del rango de ese bin, asegurando consistencia. El valor típico cae dentro del rango del bin.

P: ¿Por qué se da la resistencia térmica como dos valores diferentes?

R: El valor "Real" (160 K/W) se mide directamente. El valor "Eléctrico" (125 K/W) se calcula a partir de la dependencia con la temperatura del voltaje directo. Para un diseño térmico conservador, utilice siempre el valor "Real" más alto.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación continua a 20 mA en un entorno moderado (≈ 25°C ambiente), la disipación de potencia es de unos 40 mW (20mA * 2.0V), que está por debajo del máximo de 82 mW. Una almohadilla básica en la PCB suele ser suficiente. Sin embargo, en un entorno automotriz de alta temperatura (por ejemplo, 85°C) o a corrientes más altas, mejorar la vía térmica usando una almohadilla de cobre más grande en la PCB o vías térmicas se vuelve necesario para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador rojo de "Puerta Abierta" para el cuadro de instrumentos del salpicadero de un coche. El LED será conducido por el sistema de 12V del vehículo (nominal, pero puede variar de 9V a 16V). La temperatura máxima esperada de la PCB en la ubicación del cuadro es de 85°C.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Consulte la curva de reducción a T_S= 85°C. La corriente continua máxima es ~22 mA. Para proporcionar margen y asegurar una larga vida útil, seleccione una corriente de conducción de 15 mA.
2. Circuito de Conducción:Use una resistencia en serie por simplicidad. Use el V_Fmáximo (2.75V) y el voltaje de alimentación mínimo (9V durante el arranque del motor) para el cálculo de corriente en el peor caso. R = (9V - 2.75V) / 0.015A = 416.7Ω. Use una resistencia estándar de 430Ω. Verifique la corriente al voltaje de alimentación máximo (16V): I = (16V - 1.75V_{VF mínimo}) / 430Ω = 33.1 mA. ¡Esto excede el límite absoluto máximo! Por lo tanto, una simple resistencia es insegura con este amplio rango de voltaje.
3. Diseño Revisado:Se requiere un regulador lineal de corriente constante o un pequeño controlador conmutado para LED para mantener una corriente estable de 15 mA en el rango de entrada de 9V-16V. Esto asegura un brillo consistente y protege el LED.
4. Diseño Térmico:La disipación de potencia en el LED a 15 mA es de ~30 mW. Incluso a 85°C, esto está muy dentro de los límites. El enfoque del diseño térmico se desplaza hacia el regulador de corriente.
5. Selección de Bin:Especifique un bin de intensidad luminosa (por ejemplo, T1) para asegurar que todos los indicadores de "Puerta Abierta" en diferentes coches tengan un brillo similar.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz (LED) semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su umbral característico (aproximadamente 1.8V para el rojo), los electrones y los huecos se recombinan dentro de la región activa del semiconductor (típicamente hecha de fosfuro de aluminio indio galio, AlInGaP, para el rojo). 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 semiconductor, proporciona protección mecánica e incorpora una lente moldeada que da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en los LEDs automotrices es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), lo que reduce el consumo de energía y la carga térmica. Esto permite pantallas más brillantes o un menor uso de energía. También hay un movimiento hacia la miniaturización de los encapsulados manteniendo o aumentando la salida de luz. Además, la demanda de una consistencia de color y brillo más estricta (clasificación más estrecha) está aumentando a medida que las pantallas automotrices se vuelven más sofisticadas y premium. La integración de la electrónica de control y múltiples chips LED en módulos inteligentes únicos es otra tendencia en curso, simplificando el diseño para los fabricantes de automóviles.