Hoja de Datos de LED Super Rojo PLCC-2 - 2.0x1.25x0.8mm - Voltaje 2.0V - Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un LED Super Rojo de alto brillo y montaje superficial en encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación interior automotriz, este componente combina un rendimiento fiable con el cumplimiento de estándares de la industria. Su factor de forma compacto y construcción robusta lo hacen adecuado para funciones de iluminación críticas en espacios reducidos dentro del habitáculo del vehículo.

Las ventajas principales del LED incluyen un amplio ángulo de visión de 120 grados para una iluminación uniforme, una intensidad luminosa típica de 600 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 20mA, y el cumplimiento de estrictos estándares automotrices y ambientales como AEC-Q102, RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. Esta combinación lo posiciona como una elección confiable para diseñadores que buscan longevidad y rendimiento en entornos automotrices.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave definen el rango de rendimiento del LED. La corriente directa (IF) tiene un punto de operación típico de 20mA, con un mínimo de 5mA y un límite absoluto máximo de 50mA. A 20mA, el voltaje directo típico (VF) es de 2.0V, variando desde un mínimo de 1.75V hasta un máximo de 2.75V. Esta operación a bajo voltaje contribuye a un uso eficiente de la energía.

La salida fotométrica principal se caracteriza por una intensidad luminosa (IV) de 600 mcd (típica), con un mínimo de 450 mcd y un máximo que alcanza los 1120 mcd bajo la condición de prueba estándar. La emisión de luz está en el espectro Super Rojo, con una longitud de onda dominante (λd) típicamente en 630 nm, variando entre 627 nm y 639 nm. El amplio ángulo de visión de 120 grados (tolerancia ±5°) asegura una distribución de luz amplia y uniforme, lo cual es crucial para la iluminación de paneles e indicadores.

2.2 Especificaciones Térmicas y Límites Absolutos

La gestión térmica es crítica para la longevidad del LED. El dispositivo presenta dos valores de resistencia térmica: una resistencia térmica real (Rth JS real) de 160 K/W (máx.) y una resistencia térmica eléctrica (Rth JS el) de 125 K/W (máx.). Estos valores indican el aumento de temperatura por vatio de potencia disipada desde la unión hasta el punto de soldadura.

Los límites absolutos máximos definen los límites operativos que no deben excederse para evitar daños permanentes. La disipación de potencia máxima (Pd) es de 137 mW. El dispositivo puede soportar una corriente de pico (IFM) de 100 mA para pulsos ≤ 10 μs con un ciclo de trabajo muy bajo (0.005). La temperatura de unión (TJ) no debe exceder los 125°C, mientras que el rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -40°C hasta +110°C, confirmando su idoneidad para aplicaciones automotrices. La sensibilidad ESD (HBM) está clasificada en 2 kV.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Relación Espectral y Corriente-Voltaje

El gráfico de distribución espectral relativa muestra una curva de emisión estrecha y picada centrada alrededor de 630 nm, característica de un LED rojo de alta pureza. La curva de corriente directa versus voltaje directo (IF-VF) demuestra la característica exponencial del diodo. El gráfico de intensidad luminosa relativa versus corriente directa muestra un aumento casi lineal en la salida de luz con la corriente hasta el punto típico de 20mA, con una disminución gradual a corrientes más altas debido al aumento de los efectos térmicos.

3.2 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento relativo a la temperatura es una consideración clave de diseño. El gráfico de intensidad luminosa relativa versus temperatura de unión muestra una correlación negativa; a medida que aumenta la temperatura, la salida de luz disminuye. Este es un comportamiento típico de los LEDs. Por el contrario, el voltaje directo muestra un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo linealmente a medida que aumenta la temperatura de unión. La longitud de onda dominante también se desplaza con la temperatura, típicamente aumentando (un corrimiento al rojo) a medida que la unión se calienta. Estas curvas son esenciales para diseñar circuitos con compensación de temperatura para mantener un brillo y color consistentes.

3.3 Desclasificación y Operación en Pulsos

La curva de desclasificación de corriente directa es crucial para la fiabilidad. Dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura (TS). Por ejemplo, a una temperatura de pad de soldadura de 110°C, la corriente continua máxima permitida es de 35mA. El gráfico también especifica una corriente de operación mínima de 5mA. El gráfico de capacidad de manejo de pulsos permitidos proporciona orientación para la operación en pulsos, mostrando la corriente de pico de pulso permitida para varios anchos de pulso y ciclos de trabajo, lo cual es útil para aplicaciones de multiplexación o atenuación por PWM.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LED se clasifica en lotes (bins) basándose en tres parámetros clave para garantizar la consistencia en las series de producción y para el emparejamiento en el diseño.

4.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en lotes alfanuméricos que van desde L1 (11.2-14 mcd) hasta GA (18000-22400 mcd). Para este número de parte específico (65-21-SR0200H-AM), los lotes de salida posibles están resaltados y caen dentro de los rangos U1 (450-560 mcd) y U2 (560-710 mcd), alineándose con la especificación típica de 600 mcd. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con tolerancias de brillo más ajustadas si es necesario.

4.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante se clasifica utilizando un código de cuatro dígitos. Los lotes cubren un amplio espectro desde 459 nm hasta 639 nm. Los lotes relevantes para este LED Super Rojo están resaltados en el rango de 627-639 nm, cubriendo específicamente los códigos 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) y 3639 (636-639 nm). Esto asegura la consistencia del color entre diferentes lotes de producción.

4.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica utilizando un código de cuatro dígitos que representa el voltaje mínimo y máximo en décimas de voltio. Los lotes van desde 1012 (1.00-1.25V) hasta 2730 (2.70-3.00V). Para este LED con unVFtípico de 2.0V, los lotes relevantes son probablemente 1720 (1.75-2.00V) y 2022 (2.00-2.25V). Emparejar lotes de voltaje puede simplificar el diseño del circuito limitador de corriente en arreglos en paralelo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado estándar PLCC-2 de montaje superficial. El dibujo mecánico (implícito por la referencia a la sección "Dimensión Mecánica") mostraría típicamente un encapsulado con dos pistas en lados opuestos. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, el espaciado de las pistas, y el tamaño/posición de la lente moldeada. El encapsulado está diseñado para ser compatible con los procesos de colocación automática y soldadura por reflujo comúnmente utilizados en la fabricación de electrónica de alto volumen.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica una temperatura máxima de soldadura por reflujo de 260°C durante 30 segundos. Esto se refiere a la temperatura máxima medida en las pistas/juntas de soldadura. Típicamente se proporcionaría un perfil de reflujo recomendado, describiendo las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento para prevenir choques térmicos y asegurar juntas de soldadura fiables sin dañar la estructura interna del LED o su lente de epoxi.

6.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona una huella recomendada para los pads de soldadura para asegurar una estabilidad mecánica adecuada y la formación correcta del filete de soldadura. Este diseño de pad optimiza la resistencia de la junta de soldadura y la ruta de transferencia térmica desde el pad térmico del LED (si está presente) o sus pistas hacia la placa de circuito impreso (PCB). Seguir este diseño es esencial para el rendimiento en fabricación y la fiabilidad a largo plazo.

6.3 Precauciones de Uso

Las precauciones generales incluyen evitar el uso de herramientas afiladas durante el manejo para prevenir daños en la lente o las pistas. El almacenamiento debe ser en un entorno seco y antiestático según la clasificación MSL (Nivel de Sensibilidad a la Humedad) 3, lo que requiere hornear los componentes si han estado expuestos a condiciones ambientales más allá de su vida útil antes de la soldadura por reflujo. También debe evitarse la exposición directa a luz UV de alta intensidad o a ciertos productos químicos.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se indica en el PDF, la aplicación principal esIluminación Interior Automotriz. Esto incluye la iluminación de interruptores del salpicadero, manijas de puertas, indicadores de cambio de marcha, controles del sistema de audio y luz ambiental. La segunda aplicación clave es la iluminación delCuadro de Instrumentos, refiriéndose a los grupos de instrumentos o indicadores del salpicadero, donde se requiere una retroiluminación consistente y fiable para iconos, agujas y símbolos de advertencia.

7.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED, considere lo siguiente: Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante para fijar la corriente directa, típicamente a 20mA para el brillo nominal. Tenga en cuenta el lote de voltaje directo y su tolerancia al calcular el valor de la resistencia o el voltaje de salida del driver. Considere la gestión térmica, especialmente en espacios cerrados o a altas temperaturas ambientales; utilice la curva de desclasificación para ajustar la corriente de accionamiento máxima. Para una iluminación uniforme con múltiples LEDs, seleccione componentes del mismo lote o de lotes adyacentes de intensidad luminosa y longitud de onda. El amplio ángulo de visión reduce la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones de iluminación difusa.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs PLCC-2 genéricos no automotrices, los diferenciadores clave de este componente son sus calificaciones formales. La calificación AEC-Q102 significa que ha pasado una serie de pruebas de estrés definidas para dispositivos optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices, incluyendo vida útil a alta temperatura, ciclado térmico y resistencia a la humedad. La clasificación de Robustez a la Corrosión Clase B1 indica una resistencia mejorada a gases corrosivos como el azufre, que puede estar presente en algunos entornos automotrices. La combinación de un amplio ángulo de visión de 120 grados y una intensidad típica de 600mcd ofrece un buen equilibrio entre brillo y dispersión para aplicaciones interiores.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 30mA para obtener más brillo?

A: Aunque el límite absoluto máximo es de 50mA, la corriente de operación típica es de 20mA. Accionarlo a 30mA es posible pero aumentará la temperatura de unión y acelerará la depreciación del lumen. Debe consultar la curva de desclasificación en función de la temperatura del pad de soldadura de su aplicación para asegurar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 125°C.

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

A: La resistencia térmica real (Rth JS real) se mide utilizando un sensor de temperatura físico. La resistencia térmica eléctrica (Rth JS el) se calcula utilizando el coeficiente de temperatura del voltaje directo del LED. Para fines de diseño, se debe utilizar el valor más conservador (más alto), 160 K/W en este caso, para el análisis térmico en el peor escenario.

P: ¿Es necesario un diodo de protección contra inversión de polaridad?

A: La hoja de datos establece que el dispositivo "No está diseñado para operación inversa". Aplicar un voltaje inverso puede dañarlo. En circuitos donde es posible un voltaje inverso (por ejemplo, en escenarios de "load-dump" automotriz), se recomienda encarecidamente una protección externa, como un diodo en serie o un diodo TVS.

10. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar una retroiluminación para un panel de control climático automotriz con 10 indicadores idénticos. Cada indicador utiliza un LED. El voltaje de alimentación es el sistema nominal de 12V del vehículo. Para garantizar la longevidad, el diseño apunta a una temperatura máxima del pad de soldadura de 85°C. Según la curva de desclasificación, a 85°C, la corriente continua máxima es de aproximadamente 45mA. Elegir un punto de operación seguro de 15mA por LED proporciona un margen y reduce el estrés térmico. Con unVFtípico de 2.0V, el valor de la resistencia en serie requerida para cada LED en una alimentación de 12V es (12V - 2.0V) / 0.015A = 667 Ω (usar valor estándar de 680 Ω). La disipación de potencia por resistencia es (10V)^2 / 680Ω ≈ 0.147W, por lo que una resistencia de 1/4W es suficiente. Para garantizar uniformidad de color y brillo, especifique LEDs del mismo lote de intensidad luminosa (por ejemplo, U1) y del mismo lote de longitud de onda dominante (por ejemplo, 2730) durante la adquisición.

11. Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz (LED), un dispositivo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones y los huecos se inyectan a través de la unión. A medida que estos portadores de carga se recombinan, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición material específica de las capas semiconductoras (típicamente basada en Arseniuro de Galio y Aluminio - AlGaAs para LEDs rojos) determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. El encapsulado PLCC-2 encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica, incorpora una lente de epoxi moldeada que da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión de 120 grados, y ofrece pistas para la conexión eléctrica y la disipación térmica.

12. Tendencias de la Industria

La tendencia en la iluminación interior automotriz continúa hacia una mayor integración, un control más inteligente y una experiencia de usuario mejorada. Los LEDs se utilizan cada vez más no solo por funcionalidad sino también para ambiente y branding. Esto impulsa la demanda de LEDs con mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), clasificación (binning) más ajustada de color y brillo para una apariencia consistente, y métricas de fiabilidad mejoradas para igualar las garantías más largas de los vehículos. También hay una creciente integración de LEDs con drivers incorporados o circuitos integrados de control (como iC-LEDs) para simplificar el diseño de circuitos y permitir funciones avanzadas como la direccionabilidad individual para efectos de iluminación dinámica. El componente descrito aquí, con sus calificaciones automotrices y rendimiento consistente, encaja en la capa fundamental de este ecosistema en evolución, proporcionando la fuente de luz cruda fiable tanto para sistemas de iluminación simples como complejos.