Hoja de Datos de LED Amarillo PLCC-4 - Paquete 3.5x2.8x1.9mm - Tensión Directa 2.2V - Intensidad Luminosa 2300mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Amarillo de alto rendimiento y montaje superficial en encapsulado PLCC-4 (Portador de Chip con Pines Plásticos). El dispositivo está diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz, tanto interiores como exteriores. Sus ventajas principales incluyen una alta intensidad luminosa típica de 2300 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 50mA, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente dispersión de la luz y una construcción robusta que cumple con los estándares de fiabilidad de grado automotriz.

El LED está calificado según el estándar AEC-Q102, lo que garantiza su idoneidad para las duras condiciones ambientales típicas de la electrónica automotriz. También demuestra robustez al azufre (Clase A1), haciéndolo resistente a la corrosión en atmósferas que contienen compuestos de azufre. El producto cumple con regulaciones ambientales clave, incluyendo RoHS, REACH de la UE, y se fabrica sin halógenos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Optoelectrónicas

Las métricas clave de rendimiento se definen bajo una condición de prueba estándar de una corriente directa (I_F) de 50mA. La intensidad luminosa típica (I_V) es de 2300 mcd, con un mínimo especificado de 1800 mcd y un máximo de 4500 mcd. La longitud de onda dominante (λ_d) está centrada en 591 nm (amarillo), con un rango de 585 nm a 594 nm, definiendo su punto de color preciso. La tensión directa (V_F) típicamente cae 2.20V en el dispositivo a 50mA, con límites entre 2.00V y 2.75V. El amplio ángulo de visión (φ) de 120 grados (tolerancia ±5°) es un parámetro crítico para aplicaciones que requieren una iluminación amplia en lugar de un haz focalizado.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa continua absoluta máxima es de 70 mA. El dispositivo puede manejar una corriente de pico (I_FM) de 100 mA para pulsos ≤10 μs con un ciclo de trabajo muy bajo (D=0.005). La disipación de potencia máxima (P_d) es de 192.5 mW. La temperatura de unión (T_J) no debe exceder los 125°C. El rango de temperatura de operación (T_opr) es de -40°C a +110°C, confirmando su resiliencia de temperatura de grado automotriz. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es crucial para el rendimiento y la longevidad del LED. La hoja de datos especifica dos valores de resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura: una resistencia térmica real (R_{th JS real}) de 70 K/W (típica) y una resistencia térmica eléctrica (R_{th JS el}) de 50 K/W (típica). El valor eléctrico más bajo se deriva del coeficiente de temperatura de la tensión directa y se utiliza para la estimación in situ de la temperatura de unión. Un diseño térmico adecuado del PCB es necesario para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, especialmente a corrientes de accionamiento más altas o temperaturas ambientales elevadas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en lotes de rendimiento. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan criterios mínimos específicos para su aplicación.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en lotes según su intensidad luminosa mínima a la corriente típica. Por ejemplo, el lote 'BA' garantiza una intensidad mínima de 1800 mcd, 'BB' garantiza 2240 mcd y 'CA' garantiza 2800 mcd. Se proporcionan valores de flujo luminoso correspondientes (en lúmenes) como referencia.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La consistencia del color se controla mediante lotes de longitud de onda. El lote '8588' cubre LED con una longitud de onda dominante entre 585 nm y 588 nm, '8891' cubre 588-591 nm y '9194' cubre 591-594 nm. Esto asegura una salida de color amarillo estrictamente controlada entre lotes de producción.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica para ayudar en el diseño del circuito, particularmente para el cálculo de la resistencia limitadora de corriente y el diseño de la fuente de alimentación. Los lotes incluyen '1720' (1.75-2.00V), '2022' (2.00-2.25V), '2225' (2.25-2.50V) y '2527' (2.50-2.75V).

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen una visión profunda del comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Curva IV e Intensidad Relativa

El gráfico de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra la relación exponencial típica de un diodo. El gráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente, enfatizando la importancia de un accionamiento de corriente estable para un brillo consistente.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El gráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo; la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. El gráfico de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión indica un cambio de color (típicamente hacia longitudes de onda más largas) con el aumento de temperatura. El gráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente negativo, que es el principio utilizado para el método eléctrico de medición de la temperatura de unión.

4.3 Distribución Espectral y Reducción de Carga (Derating)

El gráfico de Distribución Espectral Relativa confirma la salida monocromática amarilla, con un pico alrededor de 591 nm y una emisión mínima en otras bandas. La Curva de Reducción de Carga de Corriente Directa es crítica para el diseño: dicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S). Por ejemplo, a una T_Sde 110°C, la I_Fcontinua máxima es de 57 mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible define la relación entre el ancho del pulso, el ciclo de trabajo y la corriente de pulso pico permitida.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED está alojado en un paquete estándar de montaje superficial PLCC-4. Las dimensiones típicas del paquete son aproximadamente 3.5mm de longitud, 2.8mm de ancho y 1.9mm de altura (incluyendo la cúpula). La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado que especifica todas las longitudes, anchos y tolerancias críticas para el diseño de la huella en el PCB.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para garantizar una soldadura confiable y un rendimiento térmico óptimo. Esto incluye el tamaño, la forma y el espaciado de las almohadillas de cobre en el PCB para los cuatro pines y la almohadilla térmica central (si es aplicable en esta variante del paquete). Seguir esta recomendación es esencial para la estabilidad mecánica y una transferencia de calor efectiva desde la unión del LED hacia el PCB.

5.3 Identificación de Polaridad

El paquete PLCC-4 tiene una orientación específica. El diagrama de la hoja de datos indica los pines del cátodo y del ánodo. Típicamente, el paquete tiene una esquina chaflanada o una marca (como un punto) en la parte superior para denotar el pin 1 (a menudo el cátodo). La orientación correcta durante el ensamblaje es obligatoria para que el dispositivo funcione.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de temperatura de soldadura por reflujo detallado para prevenir daños térmicos. El perfil define las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento. Un parámetro clave es la temperatura máxima, que no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos. Este perfil es compatible con pastas de soldadura sin plomo estándar (SAC).

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales de manejo incluyen evitar estrés mecánico en la lente de epoxi, proteger el dispositivo de descargas electrostáticas (la sensibilidad ESD es de 2kV HBM) y asegurar que las condiciones de operación (corriente, tensión, temperatura) siempre permanezcan dentro de los límites absolutos máximos. El dispositivo no debe someterse a tensión inversa.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento recomendado (T_stg) es de -40°C a +110°C. Los componentes deben almacenarse en un ambiente seco y antiestático en sus bolsas barrera de humedad originales, especialmente porque tienen un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 2. Esto requiere que la bolsa se abra y las partes se utilicen dentro de un año a partir de la fecha de sellado de la bolsa, o deben ser secadas antes del reflujo para evitar el efecto "palomita de maíz" durante la soldadura.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para el ensamblaje automatizado pick-and-place. La información de empaquetado detalla las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y la orientación de los componentes en la cinta. Estos datos son necesarios para configurar el equipo de ensamblaje.

7.2 Decodificación del Número de Parte

El número de parte67-41-UY0501H-AMsigue una estructura específica:

• 67-41: Nombre de la familia de productos.
• UY: Código de color para Amarillo.
• 050: Corriente de prueba típica en mA (50mA).
• 1: Tipo de armazón de pines (1=Oro).
• H: Nivel de brillo (H=Alto).
• AM: Designa aplicación Automotriz.

Esta convención de nomenclatura permite una identificación precisa de los atributos clave del dispositivo.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Las aplicaciones principales son en iluminación automotriz:

• Iluminación Exterior: Luces de circulación diurna (DRL), luces de posición laterales, luces de freno central montadas en alto (CHMSL) e iluminación interior del maletero/zona de carga.
• Iluminación Interior: Retroiluminación del tablero de instrumentos, iluminación de interruptores, luces de pasos, luces de paneles de puertas y luces de lectura.

Su alto brillo y amplio ángulo de visión lo hacen adecuado tanto para iluminación funcional como para iluminación decorativa de acento.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED:

• Accionamiento de Corriente: Utilice siempre un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con una fuente de tensión. No conecte directamente a una fuente de tensión.
• Gestión Térmica:
Diseñe el PCB con un área de cobre adecuada (alivio térmico) conectada a la almohadilla/pines térmicos del LED para disipar el calor. Utilice la curva de reducción de carga para determinar corrientes de operación seguras a las temperaturas ambientales esperadas.
• Óptica: El ángulo de visión de 120 grados puede requerir óptica secundaria (lentes, guías de luz) si se necesita un haz más focalizado.
• Protección ESD: Implemente precauciones ESD estándar durante el manejo y el ensamblaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED PLCC-4 comerciales estándar, los diferenciadores clave de este dispositivo son sus calificaciones automotrices. La certificación AEC-Q102 implica pruebas rigurosas de vida útil a alta temperatura (HTOL), ciclado térmico, resistencia a la humedad y otros factores de estrés, garantizando fiabilidad a largo plazo en entornos vehiculares. La robustez al azufre especificada (Clase A1) es otra ventaja crítica para uso automotriz, donde la exposición a gases que contienen azufre de neumáticos, combustibles o atmósferas industriales puede corroer componentes basados en plata en LED estándar. El rango extendido de temperatura de operación (-40°C a +110°C) también excede los rangos industriales típicos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre intensidad luminosa (mcd) y flujo luminoso (lm)?

R: La intensidad luminosa mide el brillo de una fuente de luz tal como la percibe el ojo humano en una dirección específica (candelas). El flujo luminoso mide la cantidad total de luz visible emitida por una fuente en todas las direcciones (lúmenes). La hoja de datos de este LED proporciona la intensidad (mcd) como métrica principal, con el flujo (lm) dado como referencia para las partes clasificadas, ya que los paquetes PLCC a menudo se caracterizan por la intensidad.

P: ¿Por qué se recomienda un controlador de corriente constante en lugar de uno de tensión constante?

R: La tensión directa de un LED tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de tensión constante con solo una resistencia en serie puede provocar grandes variaciones en la corriente, causando brillo inconsistente y posible sobreesfuerzo. Una fuente de corriente constante mantiene una corriente estable, asegurando una salida de luz consistente y protegiendo el LED.

P: ¿Cómo estimo la temperatura de unión en mi aplicación?

R: Se puede utilizar la resistencia térmica eléctrica (R_{th JS el}= 50 K/W). Mida la tensión directa a una corriente de sensado baja a temperatura ambiente (calibración). Luego, durante la operación a la corriente de accionamiento, cambie momentáneamente a la corriente de sensado baja y mida la tensión directa nuevamente. El cambio en la tensión, utilizando el coeficiente del gráfico, permite calcular el aumento de temperatura de la unión: ΔT_J= ΔV_F/ k, donde k es el coeficiente de temperatura de V_F.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Luz para Bolsillo de Puerta Automotriz

Un diseñador necesita una luz compacta y confiable para iluminar el bolsillo de la puerta de un coche. La luz debe ser lo suficientemente brillante para ser útil, tener un haz amplio para cubrir el área del bolsillo y sobrevivir a los extremos de temperatura y vibraciones dentro de una puerta de coche.

Solución: Se selecciona este LED Amarillo PLCC-4. Su ángulo de visión de 120 grados proporciona una excelente cobertura del bolsillo sin necesidad de un difusor adicional. La intensidad típica de 2300 mcd es suficiente para una luz de área localizada. El dispositivo se acciona a 30mA (por debajo de los 50mA típicos) utilizando un circuito simple de resistencia limitadora de corriente alimentado desde el sistema de 12V del vehículo, asegurando longevidad y reduciendo la carga térmica. La calificación AEC-Q102 y la robustez al azufre garantizan que resistirá el entorno. El paquete PLCC-4 se suelda directamente sobre un pequeño PCB flexible que se adapta al ensamblaje del panel de la puerta.

12. Principio de Operación

Este es un diodo emisor de luz semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales como AlInGaP para luz amarilla). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz amarilla (alrededor de 591 nm) está determinada por la energía de banda prohibida del material semiconductor utilizado en la construcción del chip. La lente de epoxi que rodea el chip sirve para protegerlo, dar forma al haz de salida de luz (logrando el ángulo de 120 grados) y mejorar la eficiencia de extracción de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

En el sector de LED automotrices, las tendencias clave incluyen:

• Mayor Eficiencia: El desarrollo continuo de la tecnología de chips y paquetes apunta a ofrecer una mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio), reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Miniaturización: Los paquetes continúan reduciéndose mientras mantienen o aumentan la salida de luz, permitiendo diseños de iluminación más compactos y estilizados.
• Encapsulado Avanzado: Uso de materiales con mayor conductividad térmica y estructuras ópticas mejoradas para gestionar el calor y la luz de manera más efectiva.
• Integración Inteligente: Crecimiento de LED con controladores integrados (LED con IC) o interfaces de control simples para aplicaciones de iluminación adaptativa.
• Consistencia y Estabilidad del Color: Especificaciones de clasificación más estrictas y tecnología de fósforo mejorada (para colores blancos y convertidos) aseguran una salida de color consistente con la temperatura y a lo largo de la vida útil, lo cual es crítico para la iluminación estética y de seguridad automotriz.

Este dispositivo, con su fiabilidad y rendimiento de grado automotriz, se alinea con la demanda de la industria de componentes robustos y de alta calidad para la iluminación interior y exterior de vehículos.