Hoja de Datos de LED RGB PLCC-6 - Ángulo de Visión de 120° - Rojo 1.95V, Verde 2.75V, Azul 3.00V @20mA - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED RGB (Rojo, Verde, Azul) de alto rendimiento y montaje superficial en encapsulado PLCC-6. El dispositivo está diseñado para ofrecer una mezcla de colores vibrante con un amplio ángulo de visión de 120 grados, lo que lo hace idóneo para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme. Una característica clave es su calificación según el estándar AEC-Q102, lo que indica su robustez y fiabilidad para su uso en el exigente entorno automotriz. El producto cumple con las principales normativas medioambientales y de seguridad, incluyendo RoHS, REACH de la UE y requisitos libres de halógenos.

1.1 Ventajas Principales

• Grado Automotriz:Calificado según AEC-Q102, garantizando el rendimiento en condiciones automotrices adversas.
• Alta Intensidad Luminosa:Ofrece altos niveles de brillo, especialmente en el canal verde (Típ. 2200 mcd).
• Ángulo de Visión Amplio:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una distribución de luz amplia y uniforme.
• Cumplimiento Ambiental:Cumple con los estándares RoHS, REACH y libre de halógenos (Br/Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Construcción Robusta:Presenta Clase de Robustez a la Corrosión B1 y buena protección ESD (2kV para Rojo, 8kV para Verde/Azul).

1.2 Mercado Objetivo

La aplicación principal de este LED es eniluminación interior automotriz, como retroiluminación de cuadros de instrumentos, iluminación de interruptores y sistemas de iluminación ambiental. Sus características también lo hacen adecuado para iluminación decorativa general e indicadores donde se requiere un rendimiento de color fiable.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

La condición de operación típica para los parámetros especificados es a una corriente directa (I_F) de 20mA y una temperatura ambiente de 25°C.

• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión en cada diodo a 20mA es típicamente de 1.95V (Rojo), 2.75V (Verde) y 3.00V (Azul). Los diseñadores deben tener en cuenta estas diferencias al diseñar circuitos limitadores de corriente para cada canal de color para garantizar un brillo equilibrado y una precisión de color.
• Intensidad Luminosa (I_V):La salida típica es de 900 mcd (Rojo), 2200 mcd (Verde) y 280 mcd (Azul). La variación significativa en la salida entre colores requiere un diseño cuidadoso del driver o un control por modulación por ancho de pulso (PWM) para lograr los puntos blancos deseados o tonos de color específicos.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Define el color percibido. Los valores típicos son 623nm (Rojo), 527nm (Verde) y 455nm (Azul). Se especifica una tolerancia de ±1nm, que es ajustada y beneficiosa para la consistencia del color en producción.
• Ángulo de Visión (φ):Se define como el ángulo fuera del eje donde la intensidad es la mitad del valor máximo. La especificación de 120° (tolerancia ±5°) indica un patrón de emisión muy amplio, similar a Lambertiano, ideal para iluminación de área.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Gestión Térmica

Operar más allá de estos límites puede causar daños permanentes.

• Corriente Directa (I_F):El máximo absoluto es 50mA (Rojo) y 30mA (Verde/Azul). La corriente de operación recomendada es 20mA. Se proporcionan curvas de reducción de potencia que deben seguirse a medida que aumenta la temperatura del pad de soldadura (T_S).
• Disipación de Potencia (P_d):Los límites máximos son 137mW (Rojo) y 105mW (Verde/Azul). Esto se calcula como V_F* I_F. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentamiento.
• Temperatura de Unión (T_J):La temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor es de 125°C.
• Resistencia Térmica (R_{th JS}):Este parámetro, tanto real como eléctrico, indica la eficacia con la que el calor viaja desde la unión hasta el punto de soldadura. Valores más bajos son mejores. Los valores máximos especificados (ej., 160 K/W para Rojo) informan sobre el diseño térmico necesario en el PCB (área de cobre, vías) para mantener una T_J.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos en la hoja de datos proporcionan información crítica sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones variables.

3.1 Curva IV e Intensidad Relativa

El gráfico deCorriente Directa vs. Tensión Directamuestra la relación exponencial típica de los diodos. Las curvas para Rojo, Verde y Azul son distintas, confirmando los diferentes valores de V_F. El gráfico deIntensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directaes casi lineal hasta el punto típico de 20mA, más allá del cual la eficiencia puede disminuir (caída de eficiencia), especialmente para los LEDs Verde y Azul.

3.2 Dependencia de la Temperatura

El gráfico deIntensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. El LED Rojo es el más sensible a los cambios de temperatura. El gráfico deTensión Directa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo aproximadamente 2mV/°C. Esto es importante para los drivers de corriente constante. El gráfico deDesplazamiento de Longitud de Onda Relativo vs. Temperatura de Uniónindica que la longitud de onda dominante se desplaza con la temperatura (típicamente 0.1-0.3 nm/°C), lo que puede afectar la estabilidad del punto de color en aplicaciones de precisión.

3.3 Distribución Espectral y Patrones de Radiación

El gráfico deDistribución Espectral Relativamuestra los picos de emisión estrechos característicos de los LEDs modernos. ElDiagrama Característico Típico de Radiaciónpara cada color confirma visualmente el ángulo de visión de 120° con un perfil de intensidad suave y redondeado.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo utiliza un encapsulado estándar de montaje superficial PLCC-6 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dibujo mecánico especifica la longitud, anchura, altura y espaciado de pistas exactos. Esta información es crucial para el diseño de la huella en el PCB, asegurando una colocación y soldadura adecuadas.

4.2 Pads de Soldadura Recomendados y Polaridad

Se proporciona una recomendación de patrón de pistas para garantizar soldaduras fiables y estabilidad mecánica. El diagrama de pines identifica el ánodo y el cátodo para cada uno de los tres chips LED (Rojo, Verde, Azul) y la configuración de cátodo común, lo cual es esencial para una conexión correcta del circuito.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica un perfil de reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Este es un perfil de reflujo estándar sin plomo (Pb-free). Es necesario adherirse a este perfil para evitar daños térmicos al encapsulado plástico o al chip LED.

5.2 Precauciones de Uso

• Manejo ESD:Aunque el dispositivo tiene protección ESD incorporada (2kV/8kV HBM), se deben seguir las precauciones estándar contra ESD durante el manejo y montaje.
• Control de Corriente:Los LEDs deben ser alimentados con una fuente de corriente constante, no de tensión constante, para evitar la fuga térmica.
• Almacenamiento:El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) es 3. Esto significa que el dispositivo debe ser secado en horno antes de soldar si el embalaje se ha abierto y ha estado expuesto a la humedad ambiente durante más tiempo del especificado (típicamente 168 horas).

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para sistemas automotrices de 12V, un circuito típico implica un regulador de tensión (ej., a 5V o 3.3V) seguido de drivers de corriente constante separados o resistencias limitadoras de corriente para cada canal RGB. El uso de control PWM desde un microcontrolador es el método estándar para la mezcla de colores dinámica y el atenuado.

6.2 Consideraciones de Diseño Térmico

Dada la resistencia térmica y la disipación de potencia, el PCB debe actuar como disipador de calor. Esto implica usar un área de cobre adecuada conectada al pad térmico de la huella del LED, y posiblemente vías térmicas a capas internas o inferiores para dispersar el calor. No gestionar el calor reducirá la salida de luz, desplazará el color y acortará la vida útil.

6.3 Consideraciones de Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120° a menudo elimina la necesidad de ópticas secundarias en iluminación ambiental. Para luz más focalizada, se pueden usar lentes externas o guías de luz. Las diferentes intensidades de los tres colores deben calibrarse en software/firmware para lograr un punto blanco objetivo (ej., D65).

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

7.1 ¿Cómo consigo luz blanca con este LED RGB?

La luz blanca se crea mezclando los tres colores primarios en proporciones de intensidad específicas. Debido a las diferentes eficiencias luminosas (el Verde es más brillante, el Azul es más tenue a 20mA), no se pueden alimentar los tres canales simplemente con la misma corriente. Se deben calibrar las corrientes de alimentación o los ciclos de trabajo del PWM. Por ejemplo, se podría alimentar el Rojo a 20mA, el Verde a una corriente o ciclo de trabajo más bajo, y el Azul a 20mA o más, ajustando hasta lograr la cromaticidad blanca deseada en un objetivo.

7.2 ¿Puedo alimentar este LED a más de 20mA para mayor brillo?

Se puede, pero se debe consultar estrictamente lasCurvas de Reducción de Corriente Directa. A medida que aumenta la temperatura del pad de soldadura, la corriente máxima permitida disminuye. Por ejemplo, el máximo absoluto del LED Rojo es 50mA, pero esto solo se permite cuando el pad de soldadura está a 103°C o menos. A 110°C, la corriente máxima es solo de 35mA. Exceder estos límites sobrecalentará la unión, causando una degradación rápida.

7.3 ¿Se requiere un disipador de calor?

Normalmente no se requiere un disipador de calor metálico dedicado para un solo LED a 20mA en encapsulado PLCC-6. Sin embargo, unpad térmico en el PCB bien diseñadoes absolutamente necesario y actúa como el disipador de calor principal. Para matrices de LEDs o funcionamiento en altas temperaturas ambientales, se debe evaluar una gestión térmica adicional basada en la disipación total de potencia y la ruta de resistencia térmica.

8. Principio de Funcionamiento y Tendencias Tecnológicas

8.1 Principio Básico de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida, los electrones se recombinan con huecos en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). El color (longitud de onda) de la luz está determinado por la energía de banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados (ej., AlInGaP para Rojo, InGaN para Verde y Azul). El encapsulado PLCC incorpora el chip LED, una cavidad reflectante y una lente de epoxi transparente que da forma a la salida de luz.

8.2 Tendencias de la Industria

El mercado de LEDs automotrices continúa creciendo, impulsado por la iluminación ambiental interior, las señales exteriores y aplicaciones avanzadas como faros pixelados. Las tendencias incluyen:

• Mayor Eficiencia:El desarrollo continuo busca aumentar los lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo energético y la carga térmica.
• Mejor Consistencia de Color:Clasificación más estricta de longitud de onda y flujo para garantizar una apariencia uniforme en aplicaciones con múltiples LEDs.
• Encapsulado Avanzado:Desarrollo de encapsulados con menor resistencia térmica y mayor eficiencia de extracción óptica.
• Soluciones Integradas:Crecimiento de módulos LED con drivers y controladores integrados, simplificando el diseño para los proveedores de nivel 1 automotrices.

Este LED RGB PLCC-6 representa una solución madura y fiable que se alinea con los requisitos fundamentales de los diseños actuales de iluminación automotriz, haciendo hincapié en la fiabilidad, el cumplimiento normativo y el rendimiento.