Hoja de Datos de LED Rojo PLCC-2 - Ángulo de Visión de 120° - 2.0V Típico - 40mW - Grado Automotriz - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED rojo de alto rendimiento, de montaje superficial, encapsulado en un paquete PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado principalmente para el exigente entorno de la electrónica automotriz, ofreciendo una combinación de alta salida luminosa, amplio ángulo de visión y certificaciones de fiabilidad robustas.

Las ventajas principales de este componente incluyen su calificación según el estándar AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos, lo que garantiza su idoneidad para aplicaciones automotrices. Presenta una robustez al azufre clasificada como A1, haciéndolo resistente a atmósferas corrosivas. Además, el producto cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, alineándose con las regulaciones ambientales y de seguridad globales. Sus mercados objetivo principales son los sistemas de iluminación interior y exterior automotriz, incluyendo, entre otros, cuadros de instrumentos, luces indicadoras y diversas funciones de iluminación dentro del vehículo.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento fotométrico clave del LED se define bajo una corriente directa típica (I_F) de 20mA. La intensidad luminosa típica (I_V) es de 1400 milicandelas (mcd), con un rango especificado desde un mínimo de 900 mcd hasta un máximo de 2240 mcd dependiendo de la selección de clasificación (bin). Esta alta luminosidad se logra manteniendo un ángulo de visión (φ) muy amplio de 120 grados, definido como el ángulo fuera del eje donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. La longitud de onda dominante (λ_d) está en el espectro rojo, variando de 612 nm a 627 nm, lo que determina el color percibido de la luz emitida.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Las características eléctricas se centran en una tensión directa típica (V_F) de 2.00 voltios a 20mA, con límites permisibles entre 1.75V y 2.75V. Las especificaciones absolutas máximas definen los límites operativos: una corriente directa continua máxima (I_F) de 50 mA, una disipación de potencia máxima (P_d) de 137 mW, y una capacidad de corriente de pico (I_FM) de 100 mA para pulsos ≤ 10 µs. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad del LED. La resistencia térmica desde la unión (junction) hasta el punto de soldadura se especifica mediante dos métodos: una medición real (R_{th JS real}) con un valor típico de 120 K/W (máx. 160 K/W) y una medición eléctrica (R_{th JS el}) con un valor típico de 100 K/W (máx. 120 K/W). La temperatura máxima permisible de la unión (T_J) es de 125°C, con un rango de temperatura de operación (T_opr) de -40°C a +110°C.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en el diseño de aplicaciones, los LEDs se clasifican en grupos (bins) según parámetros clave. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos de tolerancia específicos para sus circuitos.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se agrupa en cuatro categorías principales: V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd) y BA (1800-2240 mcd). Los rangos de flujo luminoso correspondientes también se proporcionan como referencia, medidos con una tolerancia de ±8%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que define el punto de color, se clasifica en pasos de 3 nanómetros. Las categorías se etiquetan como 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm) y 2427 (624-627 nm), con una tolerancia de medición de ±1 nm.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se categoriza en cuatro grupos para ayudar en el diseño del driver y el emparejamiento de corriente en matrices de múltiples LEDs: 1720 (1.75-2.00V), 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) y 2527 (2.50-2.75V). La tolerancia de medición es de ±0.05V.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos esenciales para comprender el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de operación.

4.1 Curva IV e Intensidad Relativa

El gráfico de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra la relación exponencial típica de los diodos. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta de forma supralineal con la corriente antes de potencialmente saturarse, enfatizando la importancia de la conducción a corriente constante.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Los gráficos clave ilustran la sensibilidad del LED a la temperatura. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra una disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. Por el contrario, el gráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo, donde V_Fdisminuye linealmente con el aumento de temperatura. Esta propiedad a veces puede usarse para la detección de temperatura. El gráfico de Desplazamiento de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión indica un desplazamiento hacia longitudes de onda más largas (corrimiento al rojo) a medida que aumenta la temperatura.

4.3 Distribución Espectral y Derating

El gráfico de Distribución Espectral Relativa confirma la salida monocromática roja con un pico en la región de ~625 nm. La Curva de Derating de Corriente Directa es crucial para el diseño térmico, mostrando la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura. Por ejemplo, a la temperatura máxima del pad de soldadura de 110°C, la corriente directa debe reducirse a 34 mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible define el área de operación segura para corrientes pulsadas a varios ciclos de trabajo.

5. Información Mecánica, de Empaquetado y Montaje

5.1 Dimensiones Mecánicas y Polaridad

El componente utiliza un paquete estándar de montaje superficial PLCC-2. El dibujo mecánico específico (implícito por la referencia de sección) detallaría la longitud, anchura, altura y espaciado de las patillas. El número de parte incluye una "R" que indica una configuración de polaridad inversa; el cátodo se indica típicamente por una muesca o una esquina marcada en el encapsulado. Los diseñadores deben consultar el plano de dimensiones detallado para obtener las medidas exactas y la huella (footprint).

5.2 Diseño de Pads de Soldadura y Perfil de Reflow

Se proporciona un diseño recomendado de pads de soldadura para garantizar una formación adecuada de la junta de soldadura, alivio térmico y estabilidad mecánica. El perfil de soldadura por reflow se especifica con una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos, lo que es consistente con los procesos estándar de soldadura sin plomo (Pb-free). Es necesario adherirse a este perfil para evitar daños térmicos al encapsulado del LED o a la unión del chip (die attach).

5.3 Empaquetado y Precauciones de Manipulación

El dispositivo tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) de 2. Esto significa que el componente puede almacenarse hasta un año a ≤ 30°C / 60% de humedad relativa antes de requerir secado (baking) previo a la soldadura por reflow. Se deben observar las precauciones estándar contra Descargas Electroestáticas (ESD), ya que el dispositivo está clasificado para 2 kV según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM). La información de empaquetado detalla las especificaciones del carrete y la cinta para el montaje automatizado.

6. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED está explícitamente diseñado para aplicaciones automotrices:
Iluminación Interior:Retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación de interruptores, iluminación ambiental e indicadores del sistema de infoentretenimiento.
Iluminación Exterior:Luces de freno montadas en alto central (CHMSL), luces de posición laterales y otras funciones de señalización donde la alta luminosidad y el ángulo amplio son beneficiosos.
Cuadros de Instrumentos (Clusters):Luces de advertencia, indicadores testigo e iluminación de instrumentos.

6.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Conducción de Corriente:Utilice siempre un driver de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente. El punto de operación típico es 20mA, pero el diseño debe garantizar que la corriente nunca exceda el máximo absoluto de 50mA bajo ninguna condición, considerando la reducción (derating) por temperatura.
• Gestión Térmica:La ruta de resistencia térmica es a través de los pads de soldadura. Asegúrese de que el PCB tenga un área de cobre adecuada o vías térmicas para disipar el calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o corrientes.
• Protección contra ESD:Implemente medidas estándar de control ESD durante la manipulación y el montaje. Aunque está clasificado para 2kV HBM, puede ser necesaria protección adicional en el PCB si el LED está expuesto a interfaces accesibles para el usuario.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona un haz muy amplio. Para aplicaciones que requieren un haz más enfocado, se requerirán ópticas secundarias (lentes).

7. Información de Pedido y Decodificación de Número de Parte

El número de parte sigue una estructura específica:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:Familia de producto.
R:Polaridad inversa.
UR:Código de color (Rojo).
020:Corriente de prueba (20 mA).
1:Tipo de marco de pistas (lead frame).
H:Nivel de luminosidad (Alto). Otros niveles incluyen M (Medio) y L (Bajo).
AM:Designa el grado de aplicación automotriz.

Al realizar un pedido, pueden necesitarse códigos de clasificación (bin) específicos para intensidad luminosa, longitud de onda y tensión directa para obtener las características de rendimiento deseadas.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs PLCC-2 de grado comercial estándar, los diferenciadores clave de este dispositivo son sus calificaciones automotrices. La certificación AEC-Q102 implica pruebas de estrés rigurosas para ciclado de temperatura, humedad, vida útil a alta temperatura y otras condiciones específicas de los entornos automotrices. La robustez al azufre (Clase A1) es otra característica crítica para uso automotriz, donde la exposición a gases que contienen azufre de neumáticos, combustibles o contaminación atmosférica puede corroer componentes plateados y provocar fallos. El amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +110°C) también excede las especificaciones comerciales típicas.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la corriente directa mínima para este LED?
R: La hoja de datos especifica una corriente directa mínima de 5 mA. No se recomienda la operación por debajo de esta corriente según el gráfico de derating.

P: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V sin una resistencia?
R: No. Con una V_Ftípica de 2.0V, conectarlo directamente a 3.3V causaría un flujo de corriente excesivo, probablemente excediendo la especificación máxima y destruyendo el LED. Siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante.

P: ¿Cómo cambia la intensidad luminosa con la temperatura?
R: Como se muestra en los gráficos de rendimiento, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. A la temperatura máxima de unión de 125°C, la intensidad luminosa relativa es significativamente menor que a 25°C. El diseño térmico es crucial para mantener el brillo.

P: ¿Qué significa "MSL: 2" para mi proceso de producción?
R: MSL 2 significa que los componentes se empaquetan en una bolsa barrera de humedad con una tarjeta indicadora de humedad. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben soldarse dentro de 1 año si se almacenan a ≤ 30°C/60% HR. Si se exponen a una humedad más alta o se excede el tiempo de vida útil en planta (floor life), se requiere secado (baking) antes del reflow para evitar daños por "efecto palomita" (popcorning) durante la soldadura.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Indicador de Advertencia de Cuadro de Instrumentos de Alta Fiabilidad.
Un diseñador necesita una luz de advertencia roja "Check Engine" que sea claramente visible desde una amplia gama de posiciones del conductor, opere de manera confiable durante la vida útil de 15 años del vehículo y funcione en climas extremos.

Selección del Componente:Se elige este LED calificado AEC-Q102 por su fiabilidad, amplio ángulo de visión de 120° que garantiza la visibilidad y su construcción robusta.
Diseño del Circuito:El LED es accionado por el sistema de 12V del vehículo a través de un circuito integrado driver de corriente constante ajustado a 20mA. El driver proporciona protección contra transitorios de descarga de carga y eventos de polaridad inversa comunes en los sistemas eléctricos automotrices.
Diseño Térmico:El PCB está diseñado con un pad térmico conectado a una gran área de cobre para disipar el calor, manteniendo la temperatura del pad de soldadura muy por debajo de 110°C incluso en un entorno de cabina caliente.
Diseño Óptico:Se coloca una lente difusora simple sobre el LED para suavizar el punto de luz e integrarlo estéticamente en el panel del cuadro de instrumentos.
Este enfoque aprovecha las especificaciones clave del LED para crear una solución duradera y de alto rendimiento que cumple con los estándares automotrices.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es un Diodo Emisor de Luz (LED), un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p dentro de la capa activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición material específica del semiconductor (típicamente basada en Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio - AlGaInP para LEDs rojos) determina la longitud de onda, y por lo tanto el color, de la luz emitida. El encapsulado PLCC-2 aloja el chip semiconductor, proporciona conexiones eléctricas a través de marcos de pistas e incluye una lente de epoxi moldeada que da forma a la salida de luz y protege el chip.

12. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia en la iluminación LED automotriz continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y una mayor integración. Si bien este componente es un dispositivo discreto, hay un uso creciente de paquetes de múltiples chips y módulos LED que integran electrónica de control (driver) y óptica. Además, los avances en tecnología de fósforos y semiconductores de emisión directa están ampliando las gamas de color y mejorando la reproducción cromática para la iluminación ambiental interior. La demanda de una mayor fiabilidad, vidas útiles más largas y rendimiento bajo temperaturas más altas en el capó (para aplicaciones exteriores) continúa impulsando la ciencia de materiales y la innovación en el empaquetado de LEDs de grado automotriz.