Hoja de Datos del LED Rojo PLCC-2 - 65-21-UR0200H-AM - Grado Automotriz - 1120mcd @ 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 65-21-UR0200H-AM es un LED de alta luminosidad y emisión roja, encapsulado en un paquete de montaje superficial compacto PLCC-2 (Portador de Chip con Pines Plásticos). Este componente está específicamente diseñado para exigentes aplicaciones de iluminación interior automotriz, ofreciendo una combinación de alta salida luminosa, amplio ángulo de visión y robusta fiabilidad. Su enfoque principal de diseño está en la iluminación del salpicadero, los cuadros de instrumentos y la iluminación ambiental interior general, donde la consistencia del color y el brillo son críticos bajo condiciones ambientales variables.

Las ventajas principales de este LED incluyen su calificación según el estricto estándar AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices, garantizando rendimiento y longevidad bajo las duras condiciones típicas de los interiores de vehículos. Presenta una intensidad luminosa típica de 1120 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 20mA, combinada con un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente visibilidad. Además, el producto cumple con las directivas medioambientales RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones de materiales.

El mercado objetivo es exclusivamente el sector automotriz, con aplicaciones listadas explícitamente para iluminación interior automotriz y pantallas de cuadros de instrumentos. Este enfoque dicta sus especificaciones mejoradas para rango de temperatura, protección contra descargas electrostáticas (ESD) y fiabilidad a largo plazo en comparación con los LED de grado comercial estándar.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento eléctrico y óptico se define en condiciones de prueba estándar (Ts=25°C). La corriente directa (I_F) tiene un valor máximo absoluto de 50mA, un punto de operación típico de 20mA y una corriente mínima de operación sugerida de 5mA. A 20mA, la intensidad luminosa (I_V) varía desde un mínimo de 710mcd hasta un valor típico de 1120mcd, con un máximo especificado de hasta 1800mcd, lo que indica una variación potencial de rendimiento entre los diferentes bins de producción. La tensión directa (V_F) a esta corriente está entre 1.75V y 2.75V, con un valor típico de 2.0V. La longitud de onda dominante (λ_d) está en el espectro rojo, especificada desde 612nm hasta 627nm, con un valor típico de 622nm. El ángulo de visión (2θ_½) es consistentemente de 120 grados, con una tolerancia declarada de ±5°.

2.2 Parámetros Térmicos y de Fiabilidad

La gestión térmica es crucial para el rendimiento y la vida útil del LED. El dispositivo tiene dos valores de resistencia térmica especificados: una resistencia térmica "Real" (R_{th JS real}) de 160 K/W máx. y una resistencia térmica "Eléctrica" (R_{th JS el}) de 125 K/W máx. La diferencia probablemente surge de la metodología de medición, siendo el método eléctrico una práctica común de la industria para la estimación. La temperatura máxima absoluta de unión (T_J) es de 125°C. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -40°C hasta +110°C, lo cual es esencial para aplicaciones automotrices que deben funcionar en climas extremos. El dispositivo puede soportar un pulso ESD (Modelo de Cuerpo Humano) de hasta 2kV, proporcionando un nivel básico de protección contra manipulación.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia máxima (P_d) es de 137 mW. La capacidad de corriente de sobrecarga (I_FM) es de 100mA para pulsos ≤10μs con un ciclo de trabajo muy bajo (D=0.005). El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa. La temperatura máxima de soldadura durante el reflow es de 260°C durante 30 segundos, que es un perfil estándar para procesos de soldadura sin plomo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en bins de rendimiento. La hoja de datos proporciona tablas de clasificación detalladas para tres parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica utilizando un sistema de códigos alfanuméricos (por ejemplo, L1, L2, M1... hasta GA). Cada bin cubre un rango específico de intensidad luminosa mínima y máxima en milicandelas (mcd). Para el 65-21-UR0200H-AM, los bins de salida posibles están resaltados e incluyen V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd) y AB (1400-1800 mcd). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes según el nivel de brillo requerido para su aplicación, con una tolerancia de medición asociada de ±8%.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que determina el color percibido de la luz roja, también se clasifica. Los bins se identifican mediante códigos de cuatro dígitos (por ejemplo, 1215, 1518, 1821). Cada código corresponde a un rango de longitud de onda de 3 nanómetros. Para esta pieza específica, los bins posibles son 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) y 2730 (627-630 nm). La tolerancia para la medición de la longitud de onda dominante es de ±1nm. Esta clasificación estricta garantiza la uniformidad del color entre múltiples LED en una pantalla o matriz de iluminación.

3.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica utilizando códigos como 1517, 1720, 2022, etc., que representan rangos de voltaje en incrementos de 0.25V (por ejemplo, 1.50-1.75V, 1.75-2.00V, 2.00-2.25V). Conocer el bin de V_Fes importante para diseñar circuitos de accionamiento de corriente eficientes y gestionar la disipación de potencia.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos que ilustran cómo cambian los parámetros clave con las condiciones de operación.

4.1 Curva IV e Intensidad Luminosa Relativa

El gráfico de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra la relación exponencial típica, esencial para seleccionar una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante apropiado. El gráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta de forma superlineal con la corriente hasta cierto punto, pero operar por encima de los 20mA recomendados puede reducir la eficiencia y aumentar el calor.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Varios gráficos detallan los efectos térmicos. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, una consideración crítica para aplicaciones automotrices donde las temperaturas ambientales pueden ser altas. El gráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo linealmente con el aumento de la temperatura. Esta propiedad a veces puede usarse para la detección indirecta de temperatura. El gráfico de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión indica un ligero corrimiento al rojo (aumento de la longitud de onda) a medida que aumenta la temperatura.

4.3 Distribución Espectral y Derating

El gráfico de Distribución Espectral Relativa confirma la salida monocromática roja centrada alrededor de 622nm. La Curva de Derating de Corriente Directa es vital para el diseño térmico; muestra que la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura. Por ejemplo, a una temperatura de almohadilla de 110°C, la corriente continua máxima es de solo 35mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible proporciona pautas para accionar el LED con corrientes pulsadas a varios ciclos de trabajo, permitiendo un brillo instantáneo más alto en aplicaciones multiplexadas.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza un paquete de montaje superficial PLCC-2 estándar. Si bien el dibujo mecánico exacto de la página 15 no se reproduce aquí, las dimensiones típicas del PLCC-2 son bien conocidas en la industria. El encapsulado incluye un cuerpo de plástico moldeado con dos pines. La polaridad se indica por la forma del encapsulado o una marca en la parte superior, identificándose típicamente el cátodo. La hoja de datos también incluye un diseño de "Almohadilla de Soldadura Recomendada" en la página 16, que es crucial para el diseño de PCB para garantizar una soldadura adecuada, alivio térmico y estabilidad mecánica.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El componente está diseñado para procesos de soldadura por reflow compatibles con soldaduras sin plomo. El perfil especificado en la página 16 (Perfil de Soldadura por Reflow) permite una temperatura máxima de 260°C durante hasta 30 segundos. Este es un perfil estándar IPC/JEDEC. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje se mantenga dentro de estos límites para evitar daños en el encapsulado o degradación del chip interno y las uniones por alambre. La sección "Precauciones de Uso" (página 19) probablemente contiene instrucciones importantes de manejo, almacenamiento y limpieza para mantener la fiabilidad, como evitar la exposición a entornos que contengan azufre que puedan corroer los pines plateados (referenciado por los "Criterios de Prueba de Azufre" en la página 20).

7. Información de Embalaje y Pedido

La "Información de Embalaje" (página 17) detalla cómo se suministran los LED, típicamente en cintas portadoras embutidas enrolladas en carretes, adecuadas para equipos de montaje automático pick-and-place. El número de pieza 65-21-UR0200H-AM sigue un probable sistema de codificación interno que puede encapsular información sobre el tipo de encapsulado, color, bin de rendimiento y otros atributos. La sección "Información de Pedido" (página 14) proporcionaría los códigos de pedido específicos correspondientes a diferentes bins de intensidad luminosa, longitud de onda y tensión directa, permitiendo una selección precisa para la producción.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se indica, las aplicaciones principales son Iluminación Interior Automotriz y Cuadros de Instrumentos. Esto incluye retroiluminación para botones, interruptores e iconos en la consola central, iluminación para manijas de puertas y huecos de pies y, lo más crítico, como luces indicadoras y de advertencia dentro del cuadro de instrumentos. El amplio ángulo de visión de 120 grados lo hace adecuado para aplicaciones donde el LED puede no ser visto de frente.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED, los ingenieros deben considerar varios factores:Accionamiento de Corriente:Utilice un driver de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente ajustada para 20mA (típico) para garantizar un brillo y longevidad consistentes.Gestión Térmica:Se debe respetar la curva de derating. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas para conducir el calor lejos de las almohadillas de soldadura, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente como el salpicadero de un coche bajo la luz solar directa.Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión puede requerir guías de luz o difusores para dar forma al haz para propósitos indicadores específicos.Protección ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, incorporar protección ESD básica en el PCB es una buena práctica para la electrónica automotriz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED rojos PLCC-2 comerciales estándar, el 65-21-UR0200H-AM se diferencia por sus calificaciones de grado automotriz. Los diferenciadores clave incluyen:Calificación AEC-Q102:Esto implica una serie de pruebas de estrés (vida operativa a alta temperatura, ciclado térmico, resistencia a la humedad, etc.) que las piezas comerciales no sufren.Rango de Temperatura Extendido:La operación desde -40°C hasta +110°C excede el rango típico de -40°C a +85°C o +100°C de las piezas comerciales.Robustez a la Corrosión:La especificación de "Clase B1" para robustez a la corrosión indica pruebas contra contaminantes gaseosos específicos comunes en entornos automotrices.Clasificación y Especificación Más Estrechas:Los parámetros se especifican típicamente con tolerancias más estrechas y una clasificación más completa para garantizar la consistencia a nivel de sistema.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 50mA continuamente?

R: No. El Valor Máximo Absoluto de 50mA es un límite de estrés. Para una operación confiable a largo plazo, debe seguir la curva de derating basada en la temperatura de la almohadilla de soldadura. En condiciones ambientales típicas, 20mA es la corriente continua recomendada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica "Real" y la "Eléctrica"?

R: El método "Eléctrico" utiliza la tensión directa sensible a la temperatura como proxy para calcular la resistencia térmica y se usa comúnmente para la especificación. El método "Real" puede implicar una medición térmica más directa. Para fines de diseño, usar el valor más alto (160 K/W) es más conservador para los cálculos térmicos.

P: ¿Cómo interpreto el código de bin de intensidad luminosa (por ejemplo, AA) en un pedido?

R: El código de bin garantiza que la intensidad luminosa del LED caiga dentro del rango especificado para ese bin (por ejemplo, AA = 1120-1400 mcd). Debe pedir el código de bin específico requerido para la consistencia de brillo de su aplicación.

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

R: Sí. La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo "No está diseñado para operación inversa." Un diodo de bloqueo en serie o un diodo en derivación a través del LED es esencial si existe alguna posibilidad de que se aplique tensión inversa, lo cual es común en los sistemas de energía automotrices.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un indicador de advertencia rojo "Check Motor" para un cuadro de instrumentos automotriz.

Selección:Se elige el 65-21-UR0200H-AM por su cumplimiento AEC-Q102, alto brillo y color rojo. Se podría seleccionar un bin de longitud de onda en el rango de 612-621nm para una apariencia roja estándar.

Diseño del Circuito:La fuente de alimentación del cuadro es de 12V nominal (puede variar de 9V a 16V). Se elige una resistencia en serie simple por su rentabilidad. Usando la V_Ftípica de 2.0V a 20mA: R = (12V - 2.0V) / 0.020A = 500Ω. Se selecciona una resistencia estándar de 510Ω, resultando en una corriente de ~19.6mA, lo cual es aceptable. La potencia nominal de la resistencia se calcula: P = I²R = (0.0196)²* 510 ≈ 0.2W, por lo que una resistencia de 1/4W es suficiente.

Verificación Térmica:El LED se montará en el PCB del cuadro. Suponiendo una temperatura ambiente máxima en el coche de 85°C y un aumento de temperatura calculado del PCB de 15°C en la almohadilla, la temperatura de la almohadilla es de 100°C. Consultando la curva de derating, la corriente continua máxima permitida a 100°C es aproximadamente 40mA. Nuestra corriente de diseño de ~20mA está muy dentro de este límite, proporcionando un buen margen de seguridad.

Diseño Óptico:Se diseña un tubo de luz o una pequeña tapa difusora para guiar la luz desde el LED SMD en el PCB hasta el icono indicador frontal en la fascia del cuadro, utilizando el ángulo de visión de 120 grados.

12. 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 potencial incorporado del diodo (aproximadamente 1.75-2.75V para este LED rojo), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Estos portadores de carga se recombinan, y para esta composición de material específica (probablemente basada en AlGaInP), una porción de la energía de recombinación se libera como fotones (luz) con una longitud de onda correspondiente a la energía de la banda prohibida del material semiconductor, resultando en luz roja con una longitud de onda dominante alrededor de 622nm. El encapsulado plástico PLCC-2 encapsula el chip semiconductor, proporciona protección mecánica e incorpora una lente moldeada que da forma a la luz emitida en el patrón de visión de 120 grados especificado.

13. Tendencias Tecnológicas

En el sector de LED automotrices, se observan varias tendencias. Existe un impulso continuo haciauna mayor eficiencia luminosa(más salida de luz por vatio eléctrico), permitiendo pantallas más brillantes o un menor consumo de energía y generación de calor.Una mejor consistencia de color y una clasificación más estrechason críticas a medida que las pantallas se vuelven más sofisticadas.Una fiabilidad y robustez mejoradassiguen siendo primordiales, con desarrollos continuos en materiales de encapsulado para soportar temperaturas más altas y tensiones ambientales más duras, incluida la resistencia a nuevos tipos de contaminantes. Además, la integración deelectrónica de accionamiento y controldirectamente con el encapsulado del LED (por ejemplo, LED inteligentes con ICs integrados para atenuación PWM o diagnósticos) es una tendencia creciente, aunque esta pieza en particular sigue siendo un componente discreto y sin driver integrado.