Hoja de Datos de LED Blanco Frío PLCC-2 - Paquete 1608 - 2.85V @ 10mA - Ángulo de Visión 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Blanco Frío de alto rendimiento y montaje superficial en paquete PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas), designado como tamaño 1608. El dispositivo está diseñado para fiabilidad y rendimiento en entornos exigentes, con una intensidad luminosa típica de 710 milicandelas (mcd) a una corriente directa de 10 miliamperios (mA). Su enfoque principal de diseño son las aplicaciones de iluminación interior automotriz, donde una salida de luz consistente, ángulos de visión amplios y una construcción robusta son primordiales.

Las ventajas principales del LED incluyen su huella compacta 1608, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente dispersión de la luz, y el cumplimiento de estrictos estándares automotrices y ambientales como AEC-Q102, RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. Está dirigido a mercados que requieren una iluminación confiable y de larga vida en espacios reducidos, como los cuadros de instrumentos de vehículos, interruptores retroiluminados y la iluminación ambiental general del habitáculo.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave definen el rendimiento del LED en condiciones estándar (T_s=25°C). La corriente directa (I_F) tiene un rango operativo desde 2 mA hasta un máximo de 20 mA, siendo 10 mA la condición de prueba típica. A esta corriente, la tensión directa típica (V_F) es de 2.85V, con un rango de 2.5V a 3.75V. La salida fotométrica principal, la intensidad luminosa (I_V), se especifica con un valor típico de 710 mcd, un mínimo de 560 mcd y puede alcanzar hasta 1300 mcd. Las coordenadas de cromaticidad dominantes (CIE x, y) son aproximadamente 0.3, 0.3, definiendo su punto blanco frío. Es crucial tener en cuenta las tolerancias de medición asociadas: ±8% para el flujo luminoso, ±0.05V para la tensión directa y ±0.005 para las coordenadas de cromaticidad.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Gestión Térmica

Para garantizar la longevidad del dispositivo, las condiciones de operación nunca deben exceder los límites absolutos máximos. La corriente directa continua máxima es de 20 mA, con un límite de disipación de potencia de 75 mW. El dispositivo puede soportar una corriente de sobretensión de corta duración (I_FM) de 50 mA para pulsos ≤10 μs. La temperatura de unión (T_J) no debe exceder los 125°C, con un rango de temperatura ambiente de operación de -40°C a +110°C. La gestión térmica es crucial; la resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura se especifica como 160 K/W (real) y 140 K/W (eléctrica). Este parámetro indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde el chip del LED, impactando directamente en la estabilidad de la salida de luz y la vida útil.

2.3 Especificaciones de Fiabilidad y Ambientales

El LED está diseñado para ser robusto. Tiene una clasificación de sensibilidad ESD (Descarga Electroestática) de 2 kV (Modelo de Cuerpo Humano), que es un nivel estándar para el manejo de componentes. Está calificado según el estándar AEC-Q102, confirmando su idoneidad para aplicaciones automotrices. Además, cumple con la Clase de Robustez a la Corrosión B1, ofrece conformidad con las regulaciones REACH de la UE y está libre de halógenos (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) es 3, lo que significa que el paquete debe ser horneado si se expone al aire ambiente durante más de 168 horas antes de la soldadura por reflujo.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Curva IV y Eficiencia Luminosa

La gráfica de corriente directa frente a tensión directa muestra una relación exponencial característica. A medida que la corriente aumenta de 0 a 25 mA, la tensión sube desde aproximadamente 2.4V hasta 3.2V. Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente. La gráfica de intensidad luminosa relativa frente a corriente directa demuestra que la salida de luz aumenta de forma supralineal con la corriente en niveles bajos antes de tender a la saturación en corrientes más altas, enfatizando la importancia de alimentar el LED en o cerca de su corriente recomendada para una eficiencia óptima.

3.2 Dependencia de la Temperatura

Las gráficas de rendimiento revelan dependencias significativas de la temperatura. La curva de intensidad luminosa relativa frente a temperatura de unión muestra que la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura. A 100°C, la intensidad es aproximadamente del 60-70% de su valor a 25°C. Por el contrario, la tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo unos 0.2V en el mismo rango de temperatura. Las coordenadas de cromaticidad también se desplazan con la corriente y la temperatura, lo cual es una consideración crítica para aplicaciones que requieren una calidad de color consistente.

3.3 Distribución Espectral y Patrón de Haz

La gráfica de distribución espectral relativa confirma un espectro blanco frío, típico de un chip LED azul con un recubrimiento de fósforo. El pico está en la región azul, con un pico secundario amplio en la región amarilla/verde del fósforo. El diagrama del patrón de radiación ilustra el perfil de emisión tipo Lambertiano con un ancho total a media potencia (FWHM) de 120°, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.

3.4 Reducción de Carga y Operación Pulsada

La curva de reducción de corriente directa es vital para la operación a alta temperatura. A la temperatura máxima del pad de soldadura de 110°C, la corriente directa continua permisible cae a 20 mA. La gráfica también especifica no usar corrientes por debajo de 2mA. El gráfico de capacidad de manejo de pulsos permisible permite a los diseñadores usar corrientes pico más altas (I_F) durante períodos cortos (de 0.1 ms a 10 segundos) con varios ciclos de trabajo, lo cual es útil para multiplexación o para crear ráfagas de brillo.

4. Explicación del Sistema de Binning

La salida del LED se clasifica en bins para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Se proporcionan dos estructuras principales de binning.

4.1 Binning de Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica en grupos etiquetados de la Q a la B, y cada grupo se subdivide en bins X, Y y Z que representan rangos de intensidad ascendentes. Para este número de parte específico (1608-C701 00H-AM), los bins de salida posibles están resaltados, cayendo dentro de los grupos U y V. Esto significa que la parte típica de 710 mcd está en el rango superior del grupo U (U-Z: 610-710 mcd) o en el rango inferior del grupo V (V-X: 710-820 mcd). Los diseñadores deben tener en cuenta este rango al especificar los niveles mínimos de brillo.

4.2 Binning de Cromaticidad (Color)

La estructura estándar de bins de color blanco frío define cuadriláteros específicos en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada bin (por ejemplo, PK0, NK0, MK0) está definido por cuatro conjuntos de coordenadas (x, y) que forman sus límites. Esto garantiza que todos los LED dentro de un código de bin dado exhibirán coordenadas de color dentro de esa área definida, manteniendo la uniformidad de color en una matriz. La tabla proporcionada enumera numerosos códigos de bin y sus conjuntos de coordenadas correspondientes.

5. Información Mecánica, de Empaquetado y Montaje

5.1 Dimensiones Mecánicas y Polaridad

El LED utiliza un paquete PLCC-2 estándar de 1608 (1.6mm x 0.8mm). El dibujo mecánico mostraría típicamente la vista superior, la vista lateral y la huella. El paquete PLCC-2 tiene dos terminales. La polaridad se indica mediante una marca en la parte superior del dispositivo, como un punto o una esquina recortada, que corresponde al terminal del cátodo (-). La orientación correcta es esencial para el funcionamiento del circuito.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diseño recomendado de patrón de tierra (pad de soldadura) para garantizar uniones de soldadura fiables y una alineación adecuada durante el reflujo. Este patrón es ligeramente más grande que los terminales del componente para facilitar la formación de un buen filete de soldadura. Adherirse a esta huella es crítico para el rendimiento de fabricación y la fiabilidad mecánica a largo plazo.

5.3 Perfil y Directrices de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica un perfil de soldadura por 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). El perfil incluye zonas de precalentamiento, estabilización térmica, reflujo y enfriamiento con tasas de rampa y límites de tiempo definidos para prevenir choques térmicos y garantizar la formación adecuada de la unión de soldadura sin dañar el paquete del LED o el chip interno.

5.4 Información de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para el montaje 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. Esta información es necesaria para configurar el equipo de montaje.

5.5 Precauciones de Uso y Almacenamiento

Las precauciones clave incluyen: evitar la aplicación de tensión inversa, asegurar que las condiciones de operación no excedan los límites absolutos máximos, implementar procedimientos adecuados de manejo ESD y seguir el perfil de reflujo especificado. Las condiciones de almacenamiento deben estar dentro del rango de -40°C a +110°C, y se deben seguir los procedimientos de manejo MSL-3 si se abre la bolsa.

6. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz. Esto incluye la iluminación para cuadros de instrumentos, proporcionando retroiluminación para indicadores y pantallas. También es ideal para retroiluminar varios interruptores (ventanas eléctricas, control climático) y para la iluminación ambiental general o de acento dentro del habitáculo. Sus especificaciones de fiabilidad lo hacen adecuado para estos entornos hostiles con ciclos de temperatura.

6.2 Consideraciones de Diseño de Circuito

Los diseñadores deben incorporar una resistencia limitadora de corriente o un circuito de accionamiento de corriente constante. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Usando la V_Ftípica de 2.85V y una I_Fdeseada de 10mA con un suministro de 5V, la resistencia sería aproximadamente (5 - 2.85) / 0.01 = 215 Ohmios. Se recomienda un CI controlador para aplicaciones que requieren un control de corriente preciso o regulación de intensidad (PWM). El amplio ángulo de visión elimina la necesidad de ópticas secundarias en muchas aplicaciones de iluminación difusa.

6.3 Gestión Térmica en el Diseño

Un disipador de calor efectivo es crítico para mantener el rendimiento y la longevidad. El alto valor de resistencia térmica significa que el calor no escapa fácilmente de la unión. Los diseñadores deben asegurarse de que el pad de la PCB conectado al pad térmico del LED (si está presente) tenga un tamaño adecuado y esté conectado a áreas o planos de cobre para actuar como un esparcidor de calor. En entornos ambientales de alta temperatura (por ejemplo, cerca de la electrónica del motor de un coche), la corriente debe reducirse según la curva proporcionada.

6.4 Criterios de Resistencia al Azufre

La hoja de datos incluye una sección de criterios de prueba de azufre, que es particularmente relevante para entornos automotrices e industriales donde el azufre atmosférico puede corroer componentes plateados. Esta prueba verifica la resistencia del LED a tales entornos, un factor clave para la fiabilidad a largo plazo en ciertas ubicaciones geográficas o aplicaciones.

7. Información de Pedido y Número de Parte

El sistema de numeración de partes proporciona información específica. Para el ejemplo "1608-C701 00H-AM": "1608" denota el tamaño del paquete, "C701" es probablemente el código de producto base, y "00H-AM" puede especificar el bin de intensidad luminosa y el bin de color (por ejemplo, Blanco Frío). La sección de información de pedidos detallaría cómo especificar diferentes bins u opciones de empaquetado (cinta y carrete vs. a granel).

8. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica real y la eléctrica (R_{th JS})?

R: La resistencia térmica real se mide utilizando un parámetro sensible a la temperatura (como la tensión directa) del propio LED. La resistencia térmica eléctrica es a menudo un valor calculado o simulado. El valor real es generalmente más preciso para el diseño térmico.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V sin una resistencia?

R: No. La tensión directa varía (2.5V-3.75V). Conectar 3.3V directamente podría resultar en una corriente excesiva si la V_Fes baja, dañando potencialmente el LED. Siempre use un mecanismo limitador de corriente.

P: ¿Cómo afecta el ángulo de visión de 120° a mi diseño?

R: Proporciona una luz muy amplia y difusa. Es excelente para la iluminación de áreas pero no para crear un haz enfocado. Para un efecto de foco, se requeriría una lente secundaria.

P: ¿Es regulable la intensidad de este LED?

R: Sí, como la mayoría de los LED, se puede regular eficazmente usando Modulación por Ancho de Pulso (PWM). No use reducción analógica de tensión para la regulación, ya que causa un cambio de color significativo.

9. Principios Técnicos y Tendencias

9.1 Principio de Funcionamiento

Este es un LED blanco convertido por fósforo. Un chip semiconductor, típicamente hecho de nitruro de galio e indio (InGaN), emite luz azul cuando se polariza en directa. Esta luz azul excita un recubrimiento de fósforo amarillo (o amarillo-rojo) dentro del paquete. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida resulta en la percepción de luz blanca. La mezcla específica de fósforos determina la temperatura de color correlacionada (CCT), en este caso, "Blanco Frío".

9.2 Tendencias de la Industria

La tendencia en tales componentes es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), un índice de reproducción cromática (IRC) mejorado para una mejor calidad de luz y una mayor miniaturización manteniendo o aumentando la salida de luz. También hay un fuerte impulso hacia estándares de fiabilidad más altos y un mayor cumplimiento ambiental (por ejemplo, menor riesgo de luz azul, total reciclabilidad). La integración con controladores inteligentes para iluminación adaptativa es otra área en crecimiento, especialmente en aplicaciones automotrices.