Hoja de Datos del LED Super Rojo PLCC-2 0201H - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 2.0V - Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un Diodo Emisor de Luz (LED) Super Rojo de alto brillo en un paquete de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El enfoque principal del diseño es la fiabilidad y el rendimiento para entornos automotrices exigentes, tanto interiores como exteriores. El dispositivo ofrece una intensidad luminosa típica de 800 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 20mA, y un amplio ángulo de visión de 120 grados.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales del LED derivan de sus cualificaciones de grado automotriz y su construcción robusta. Está cualificado según la norma AEC-Q102, lo que garantiza su fiabilidad para componentes electrónicos automotrices. También presenta una robustez al azufre clasificada como A1, protegiendo contra la corrosión en entornos con gases que contienen azufre. El cumplimiento de las directivas RoHS, REACH y Libre de Halógenos lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. El mercado objetivo principal es la iluminación automotriz, específicamente:

• Iluminación Interior Automotriz:Retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación de interruptores, iluminación ambiental e indicadores del sistema de infoentretenimiento.
• Iluminación Exterior Automotriz:Luces de freno altas centrales (CHMSL), luces de posición laterales y otras aplicaciones de señalización que requieren alta visibilidad y fiabilidad.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Los parámetros ópticos clave definen la salida de luz y el color del LED. En condiciones típicas (IF=20mA, Ts=25°C), la intensidad luminosa (Iv) tiene un valor nominal de 800 mcd, con un mínimo de 560 mcd y un máximo de 1400 mcd dependiendo del lote de producción. La longitud de onda dominante (λd), que define el color percibido, oscila entre 627 nm y 639 nm, situándolo firmemente en el espectro Super Rojo. El amplio ángulo de visión de 120 grados (ángulo de media intensidad) garantiza una buena visibilidad en un área amplia, lo cual es crucial para aplicaciones de señalización.

2.2 Características Eléctricas

La tensión directa (VF) es un parámetro crítico para el diseño del circuito. A 20mA, la VF típica es de 2.00V, con un rango de 1.75V a 2.75V. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación al diseñar circuitos limitadores de corriente para garantizar una salida de luz uniforme. La corriente directa máxima absoluta (IF) es de 50 mA en funcionamiento continuo, con una capacidad de corriente de pico (IFM) de 100 mA para pulsos ≤10μs. El dispositivo no está diseñado para funcionamiento en polarización inversa.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es esencial para la longevidad y la estabilidad del rendimiento del LED. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth JS) se da como dos valores: una medición 'real' de 120 K/W (máx. 160 K/W) y una medición 'eléctrica' de 100 K/W (máx. 120 K/W). Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde la unión del semiconductor a la PCB. Un valor más bajo es mejor. La temperatura máxima permisible de la unión (Tj) es de 125°C. El rango de temperatura de funcionamiento es de -40°C a +110°C, adecuado para el entorno severo bajo el capó o exterior automotriz.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Debido a las variaciones de fabricación, los LEDs se clasifican en lotes de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con características consistentes.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se agrupan según su salida de luz a la corriente de prueba típica. Los lotes van desde U2 (560-710 mcd) hasta AA (1120-1400 mcd). El sufijo 'H' del número de pieza indica que este dispositivo pertenece a un lote de brillo 'Alto', que típicamente correspondería a los grupos V1, V2 o AA.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda) se clasifica en pasos de 3 nanómetros, desde 2730 (627-630 nm) hasta 3639 (636-639 nm). Esto garantiza la consistencia del color dentro de un lote de producción para aplicaciones donde la apariencia uniforme es crítica.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en pasos de aproximadamente 0.25V, desde el código 1720 (1.75-2.00V) hasta 2527 (2.50-2.75V). Seleccionar LEDs del mismo lote de VF puede simplificar el diseño de la fuente de alimentación y garantizar una distribución uniforme de la corriente en matrices en paralelo.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV e Intensidad Relativa

La gráfica de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación exponencial clásica de diodo. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa es sublineal; aumentar la corriente por encima de 20mA produce rendimientos decrecientes en la salida de luz mientras genera más calor.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Las gráficas de rendimiento muestran claramente los efectos de la temperatura. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de la Unión indica que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, un comportamiento típico de los LEDs. La Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de la Unión tiene un coeficiente negativo, lo que significa que VF disminuye al aumentar la temperatura, lo que puede usarse para la detección de temperatura. La Longitud de Onda Dominante también se desplaza con la temperatura, típicamente hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) como se muestra en la gráfica.

4.3 Distribución Espectral y Reducción de Carga

La gráfica de Distribución Espectral Relativa muestra un pico estrecho en la región roja (~630nm). La Curva de Reducción de Carga de Corriente Directa es crucial para el diseño: a medida que aumenta la temperatura de la unión, la corriente continua máxima permitida disminuye. Por ejemplo, a la temperatura máxima de funcionamiento de la unión de 110°C, la corriente directa debe reducirse a aproximadamente 34 mA.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El LED utiliza un paquete PLCC-2 estándar. El dibujo mecánico (implícito en la sección 7) mostraría las dimensiones clave, incluida la longitud, anchura y altura totales, el espaciado de las patillas y el tamaño de la cavidad que contiene el chip LED. El paquete está diseñado para el montaje automatizado pick-and-place.

5.2 Identificación de Polaridad y Diseño de Pads

El número de pieza incluye 'R' para polaridad inversa. Se proporciona el diseño recomendado de las almohadillas de soldadura (sección 8) para garantizar una unión de soldadura fiable y una conexión térmica adecuada a la PCB. La orientación correcta de la polaridad es vital, generalmente indicada por una marca en el paquete o una característica asimétrica.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil de soldadura por reflujo recomendado (sección 9). El LED puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante hasta 30 segundos, lo que es compatible con los procesos estándar de soldadura sin plomo (SnAgCu). Cumplir con este perfil evita daños térmicos al paquete plástico y a las conexiones internas por alambre.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales incluyen: evitar operar más allá de los valores máximos absolutos, utilizar procedimientos de manipulación ESD apropiados (clasificación HBM de 2kV) y asegurarse de que el dispositivo se almacene dentro de su rango especificado de temperatura y humedad (MSL 2).

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

La información de embalaje (sección 10) detalla cómo se suministran los componentes, típicamente en cinta embutida y carrete para montaje de alto volumen. Las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta y la orientación del componente se especifican para ser compatibles con equipos automáticos estándar.

7.2 Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza 67-21R-SR0201H-AM se decodifica de la siguiente manera:67-21= Familia de Producto;R= Polaridad Inversa;SR= Color Super Rojo;020= Corriente de Prueba de 20mA;1= Tipo de Armazón de Pistas;H= Nivel de Brillo Alto;AM= Aplicación Automotriz.

8. Sugerencias de Diseño de Aplicación

8.1 Diseño de Circuito Típico

Para un funcionamiento estable, se recomienda un controlador de corriente constante sobre una simple resistencia en serie, especialmente en entornos automotrices donde la tensión de alimentación (ej. 12V) puede variar significativamente. El controlador debe diseñarse para limitar la corriente al valor deseado (ej. 20mA) basándose en la VF máxima del lote seleccionado para garantizar que ningún LED sea sobreexcitado.

8.2 Consideraciones de Gestión Térmica

Para mantener el rendimiento y la longevidad, asegúrese de que un área de cobre de PCB adecuada (almohadilla térmica) esté conectada a la almohadilla térmica del LED para disipar el calor. Utilice la resistencia térmica (Rth JS) y la disipación de potencia (Pd = VF * IF) para calcular el aumento de temperatura esperado. Mantenga la temperatura de la unión muy por debajo del máximo de 125°C, idealmente por debajo de 85°C para una larga vida útil.

8.3 Integración Óptica

El ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para aplicaciones que necesiten un haz enfocado o un patrón de luz específico. El color Super Rojo es ideal para señales de freno y advertencia debido a su alto impacto visual y cumplimiento normativo.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs estándar de grado comercial, los diferenciadores clave de este dispositivo son sucualificación AEC-Q102y surobustez al azufre. Estos aspectos no suelen probarse ni garantizarse en componentes de consumo. El amplio rango de temperatura de funcionamiento (-40°C a +110°C) también supera al de los LEDs comunes. El paquete PLCC-2 ofrece un buen equilibrio entre tamaño, soldabilidad y rendimiento térmico en comparación con paquetes de escala de chip más pequeños o diseños de orificio pasante más grandes.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica 'real' y la 'eléctrica'?

R: La resistencia térmica 'real' se mide utilizando un sensor de temperatura físico. La resistencia térmica 'eléctrica' se calcula midiendo el cambio en la tensión directa con la potencia, utilizando el parámetro intrínseco sensible a la temperatura del LED. El método eléctrico se utiliza a menudo para la especificación.

P: ¿Puedo accionar este LED a 50mA de forma continua?

R: Aunque la especificación máxima absoluta es de 50mA, el funcionamiento continuo a esta corriente generará un calor significativo (Pd ~ 100mW). Debe utilizar la curva de reducción de carga y los cálculos térmicos para asegurarse de que la temperatura de la unión no supere los 125°C. Para un funcionamiento fiable a largo plazo, se recomienda accionar a la típica corriente de 20mA o por debajo.

P: ¿Qué significa MSL 2?

R: Nivel de Sensibilidad a la Humedad 2. El componente puede almacenarse en un entorno de fábrica (≤30°C/60% HR) hasta un año antes de requerir secado previo a la soldadura por reflujo.

11. Ejemplo de Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseño de una luz de freno alta central (CHMSL) que requiere alto brillo y fiabilidad.

Selección:Se elige este LED Super Rojo del lote de brillo 'H' (Alto) por su intensidad y fiabilidad de grado automotriz.

Circuito:Se diseña una matriz de LEDs con un controlador reductor de corriente constante, configurado para entregar 20mA por LED. La entrada del controlador maneja la tensión nominal del vehículo de 12V (con transitorios de descarga de carga suprimidos).

Térmico:La PCB utiliza una capa de cobre de 2 onzas con un patrón de vías térmicas rellenas bajo la almohadilla de cada LED para distribuir el calor a un área mayor de la placa, manteniendo la Tj calculada por debajo de 90°C en la condición ambiental más caliente.

Óptico:Se coloca una lente de policarbonato teñida de rojo con un patrón de prismas específico sobre la matriz para cumplir con la distribución fotométrica requerida para una luz de freno.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se recombinan en la región activa de la unión. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía de los materiales semiconductores utilizados (ej. AlInGaP para rojo/naranja/ámbar). El paquete PLCC encapsula el diminuto chip semiconductor, proporciona protección mecánica, incorpora un reflector para dirigir la luz e incluye una lente de epoxi moldeada que también actúa como elemento óptico primario.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tendencia en la iluminación automotriz es hacia una mayor eficiencia, mayor integración y funciones más inteligentes. Si bien este es un LED discreto, la tecnología subyacente es fundamental. Existe un impulso continuo hacia una mayor eficacia luminosa (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica) para reducir el consumo de energía y la carga térmica. Para la luz roja, la tecnología AlInGaP es madura y eficiente. El impulso hacia la miniaturización continúa, pero el paquete PLCC-2 sigue siendo popular debido a su excelente equilibrio entre rendimiento, coste y fabricabilidad para muchas aplicaciones. La integración de LEDs con circuitos integrados controladores y sensores en unidades modulares 'motor de luz' es una tendencia creciente para sistemas de iluminación avanzados.