Ficha Técnica de LED Rojo PLCC-2 2214 - 2.2x1.4mm - 2.05V Típ. - 30mA - 1120mcd - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento proporciona las especificaciones técnicas completas de un LED rojo de alta luminosidad en un encapsulado de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pines Plásticos), designado como 2214. Este componente está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en aplicaciones exigentes, destacando por su reducido tamaño y un amplio ángulo de visión de 120 grados. Su objetivo principal de diseño son los sistemas de iluminación interior automotriz, donde una salida de color consistente, estabilidad a largo plazo y el cumplimiento de estándares de la industria son críticos.

Las ventajas principales del LED incluyen su calificación según el estándar AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos de grado automotriz, lo que garantiza que cumple con los estrictos requisitos de calidad y fiabilidad para uso en vehículos. También cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, haciéndolo apto para mercados globales con regulaciones ambientales estrictas. La combinación de alta intensidad luminosa, construcción robusta (Clase de Robustez a la Corrosión A1) y una tecnología de encapsulado probada lo convierten en una opción versátil para los diseñadores.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La métrica de rendimiento clave es la intensidad luminosa, con un valor típico de 1120 milicandelas (mcd) a una corriente de accionamiento estándar de 30 mA. Los valores mínimo y máximo en la misma condición son 900 mcd y 1800 mcd, respectivamente, lo que indica la dispersión en la producción. La longitud de onda dominante, que define el color percibido, es típicamente de 622 nanómetros (nm), dentro de un rango de 615 nm a 627 nm. Esto lo sitúa firmemente en el espectro rojo estándar. El ángulo de visión, definido como el ángulo total donde la intensidad es la mitad del valor máximo, es de 120 grados, proporcionando un patrón de iluminación amplio y uniforme adecuado para retroiluminación y aplicaciones de indicador.

2.2 Características Eléctricas

La tensión directa (Vf) es un parámetro crítico para el diseño del circuito. A 30 mA, la Vf típica es de 2.05 Voltios, con un rango desde 1.75V (Mín.) hasta 2.75V (Máx.). La corriente directa continua máxima absoluta es de 50 mA, mientras que se permite una corriente de pico de 100 mA para pulsos ≤10 μs. El dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa. La sensibilidad a la Descarga Electroestática (ESD), probada según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), está clasificada en 2 kV, que es un nivel estándar para manejo con precauciones básicas.

3. Características Térmicas y Fiabilidad

La gestión térmica es crucial para la longevidad del LED y la estabilidad de su rendimiento. La resistencia térmica desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura se especifica de dos formas: una medición \"real\" (Rth JS real) con un máximo de 160 K/W, y un método \"eléctrico\" (Rth JS el) con un máximo de 125 K/W. Cuanto menor es la resistencia térmica, más eficientemente se conduce el calor desde el chip del LED. La temperatura máxima permitida en la unión (Tj) es de 125°C. El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -40°C a +110°C, confirmando su idoneidad para entornos automotrices severos. El dispositivo puede soportar perfiles de soldadura por reflujo sin plomo con una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

4.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se clasifica utilizando un sistema de códigos alfanuméricos que abarca desde L1 (11.2-14 mcd) hasta GA (18000-22400 mcd). Para este número de parte específico (2214-UR0301H-AM), los lotes de salida posibles están resaltados y van desde V2 (900-1120 mcd) hasta AB (1400-1800 mcd), siendo el valor típico de 1120 mcd el que cae dentro del lote AA (1120-1400 mcd). Los diseñadores deben consultar la información de pedido del número de parte específico para conocer el lote exacto suministrado.

4.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante se clasifica con códigos de 4 dígitos. Los lotes relevantes para este LED rojo están en el rango de 600-640 nm. Los lotes de salida posibles para esta parte cubren el rango desde 2124 (621-624 nm) hasta 3033 (630-633 nm), siendo el valor típico de 622 nm el que pertenece al lote 2124. Se aplica una tolerancia de ±1 nm al proceso de clasificación.

4.3 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica utilizando códigos de 4 dígitos que representan el rango de voltaje en décimas de voltio. Por ejemplo, el lote 1720 cubre de 1.75V a 2.00V. La Vf típica de 2.05V caería en el lote 2022 (2.00-2.25V). Seleccionar LED de un lote de Vf estrecho puede simplificar el diseño del circuito limitador de corriente en arreglos en paralelo.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La ficha técnica proporciona varios gráficos que caracterizan el rendimiento bajo condiciones variables.

5.1 Curva IV e Intensidad Luminosa 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 accionar a la corriente recomendada para una eficiencia óptima.

5.2 Dependencia de la Temperatura

Los gráficos clave muestran el impacto de la temperatura de unión (Tj). La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, un fenómeno conocido como caída térmica (thermal droop). El gráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que Vf disminuye linealmente al aumentar la temperatura, lo que puede usarse para un monitoreo indirecto de temperatura. El gráfico de Desplazamiento Relativo de Longitud de Onda indica que la longitud de onda dominante aumenta ligeramente (corrimiento al rojo) con mayor temperatura.

5.3 Derating y Manejo de Pulsos

La Curva de Derating de Corriente Directa dicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura. Por ejemplo, a una temperatura del punto de soldadura (Ts) de 110°C, la corriente máxima es de 35 mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible define la amplitud máxima de corriente de un solo pulso para varios anchos de pulso y ciclos de trabajo, útil para aplicaciones de multiplexación o estroboscópicas.

6. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza el encapsulado PLCC-2, estándar en la industria. La designación \"2214\" típicamente se refiere a las dimensiones del encapsulado de aproximadamente 2.2mm de largo y 1.4mm de ancho. El dibujo mecánico detallaría la longitud, anchura, altura, espaciado de pines y dimensiones del recorte para la lente exactos. La polaridad se indica mediante una marca de cátodo, típicamente una muesca o una marca verde en el cuerpo del encapsulado. Se proporciona el diseño recomendado de la almohadilla de soldadura para garantizar una junta de soldadura fiable y una conexión térmica adecuada al PCB.

7. Guías de Soldadura y Montaje

El componente es compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo. El perfil de reflujo recomendado incluye una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos, como se define en las Especificaciones Máximas Absolutas. Las precauciones de uso incluyen procedimientos estándar de manejo ESD, evitar estrés mecánico en la lente y asegurar que el proceso de soldadura no exceda los límites térmicos especificados. Las condiciones de almacenamiento adecuadas están dentro del rango de temperatura de -40°C a +110°C en un ambiente de baja humedad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz, como la retroiluminación de interruptores, botones y cuadros de instrumentos. Su fiabilidad y calificación AEC-Q102 lo hacen ideal para este entorno exigente. También es adecuado para luces indicadoras generales, pantallas de estado y retroiluminación en electrónica de consumo y equipos industriales donde se necesita una indicación roja brillante y fiable.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores de circuitos deben implementar un esquema de limitación de corriente adecuado, típicamente una resistencia en serie o un controlador de corriente constante, basándose en el lote de tensión directa y la tensión de alimentación. El diseño térmico es esencial; el diseño del PCB debe proporcionar un área de cobre adecuada (almohadilla térmica) para disipar el calor, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambientales o cerca de la corriente máxima. Para obtener un color y brillo consistentes en un arreglo, puede ser necesario especificar lotes estrechos de longitud de onda e intensidad o utilizar calibración electrónica.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con LED de grado no automotriz, los diferenciadores clave de este componente son su calificación AEC-Q102 y su rango de temperatura extendido (-40°C a +110°C), que son obligatorios para aplicaciones automotrices. Su clasificación de Robustez a la Corrosión Clase A1 indica una resistencia mejorada al azufre y otras atmósferas corrosivas, un problema común en entornos automotrices. El encapsulado PLCC-2 ofrece un buen equilibrio entre tamaño, soldabilidad y salida de luz en comparación con encapsulados más pequeños a escala de chip o LED con orificio pasante más grandes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

R: La condición de prueba estándar y el rendimiento típico se dan a 30 mA. Se puede operar desde 5 mA hasta su máximo absoluto de 50 mA, pero la eficiencia y la vida útil se optimizan a o cerca de la corriente típica.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al brillo?

R: Como se muestra en las curvas de rendimiento, la intensidad luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Un disipador de calor efectivo es crucial para mantener una salida de luz estable.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de 5V?

R: Sí, pero se requiere una resistencia en serie para limitar la corriente. El valor de la resistencia R = (Tensión de Alimentación - Vf del LED) / Corriente Deseada. Utilice la Vf máxima del lote o de la ficha técnica para un diseño conservador.

P: ¿Qué significa el ángulo de visión de 120°?

R: Significa la dispersión angular donde la intensidad luminosa es al menos la mitad de su valor máximo (medido en el centro). Proporciona un campo de visión muy amplio.

11. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar una retroiluminación para un panel de interruptores automotriz con 10 LED rojos idénticos. La tensión del sistema es de 12V (batería del automóvil). Para garantizar una larga vida útil, elegimos accionar cada LED a 25 mA (por debajo de los 30mA típicos). Suponiendo que usamos LED del lote de Vf más alto (2.75V máx.), la resistencia en serie para cada LED sería: R = (12V - 2.75V) / 0.025A = 370 Ohmios. Una resistencia estándar de 360 o 390 Ohmios sería adecuada. El diseño del PCB agruparía los LED y conectaría sus almohadillas térmicas a una zona de cobre común para disipar el calor. Para garantizar una apariencia uniforme, se recomienda especificar LED del mismo lote de longitud de onda dominante e intensidad luminosa.

12. Introducción al Principio de Operación

Este es un diodo emisor de luz semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su tensión directa característica (~2V para el rojo), los electrones y los huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio - AlGaInP para el rojo). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición y estructura específica del material determinan la longitud de onda (color) de la luz emitida. El encapsulado plástico encapsula y protege el chip, incorpora un marco de pines para la conexión eléctrica e incluye una lente moldeada que da forma al haz de salida de luz.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en LED SMD como este es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), lo que reduce el consumo de energía y la carga térmica. También existe un impulso para aumentar la fiabilidad y las vidas operativas más largas, especialmente para aplicaciones automotrices e industriales. La miniaturización del encapsulado continúa, pero el PLCC-2 sigue siendo popular debido a su excelente equilibrio entre rendimiento, costo y facilidad de montaje. Además, la integración de características como regulación de corriente incorporada o diodos de protección dentro del encapsulado es una tendencia creciente para simplificar el diseño de circuitos.