Hoja de Datos de LED Rojo PLCC-4 - Paquete 3.5x2.8x1.9mm - Voltaje 2.25V - Potencia 112.5mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED rojo de alto rendimiento y montaje superficial en encapsulado PLCC-4 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado principalmente para entornos exigentes de iluminación automotriz, tanto interior como exterior. Sus ventajas principales incluyen una alta intensidad luminosa típica de 3550 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 50mA, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente visibilidad y una construcción robusta que cumple con los principales estándares automotrices y ambientales.

El LED está calificado según el estándar AEC-Q102, lo que garantiza su fiabilidad para componentes electrónicos automotrices. También presenta robustez al azufre (Clase A1), haciéndolo resistente a atmósferas corrosivas, y cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos. Esta combinación de alta salida, fiabilidad y conformidad lo convierte en una opción adecuada para los sistemas de iluminación de vehículos modernos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave, medidos en condiciones típicas (T_s=25°C, I_F=50mA), definen el rango de rendimiento del LED:

• Corriente Directa (I_F):La corriente de operación recomendada es de 50mA, con un valor máximo absoluto de 70mA. Se especifica una corriente mínima de 5mA para un funcionamiento adecuado.
• Intensidad Luminosa (I_V):El valor típico es de 3550 mcd, con un mínimo de 2240 mcd y un máximo de 5600 mcd a 50mA. La medición del flujo luminoso tiene una tolerancia de ±8%.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.25V, con un rango desde un mínimo de 1.75V hasta un máximo de 2.75V a 50mA, con una tolerancia de medición de ±0.05V.
• Ángulo de Visión (2φ_½):120 grados, con una tolerancia de ±5 grados. Este es el ángulo total donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Para este LED rojo, la longitud de onda dominante se encuentra dentro del rango de 612nm a 627nm, con una tolerancia de medición de ±1nm.

2.2 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad del LED. Se proporcionan dos valores de resistencia térmica:

• Resistencia Térmica Real (R_{th JS real}):Típica 70 K/W, máxima 95 K/W. Se mide directamente desde la unión hasta el punto de soldadura.
• Resistencia Térmica Eléctrica (R_{th JS el}):Típica 50 K/W, máxima 67 K/W. Este es un valor derivado eléctricamente utilizado para ciertos modelos de cálculo.
• Temperatura de Unión (T_J):La temperatura máxima permitida en la unión es de 125°C.
• Temperatura de Operación (T_opr):El rango de temperatura ambiente para la operación es de -40°C a +110°C.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No deben excederse bajo ninguna condición.

• Disipación de Potencia (P_d):192 mW.
• Corriente de Sobretensión (I_FM):100 mA para pulsos ≤10μs con un ciclo de trabajo (D) de 0.005.
• Voltaje Inverso (V_R):Este dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa.
• Sensibilidad ESD (HBM):2 kV, probado según el Modelo de Cuerpo Humano (R=1.5kΩ, C=100pF).
• Temperatura de Soldadura:Resiste soldadura por reflujo a 260°C durante 30 segundos.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Características Espectrales y de Radiación

Elgráfico de Distribución Espectral Relativamuestra que el LED emite luz principalmente en la región roja del espectro, centrada alrededor de su longitud de onda dominante. ElDiagrama Característico Típico de Radiaciónilustra la distribución espacial de la intensidad, confirmando el ángulo de visión de 120 grados donde la intensidad cae al 50% del pico en el eje.

3.2 Corriente vs. Voltaje e Intensidad

Lacurva de Corriente Directa vs. Voltaje Directo (I-V)exhibe la relación exponencial típica de un diodo. A 50mA, el voltaje es aproximadamente 2.25V. Elgráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directamuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede volverse sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos térmicos.

3.3 Dependencia de la Temperatura

Varios gráficos detallan los cambios de rendimiento con la temperatura:

• Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Unión:El voltaje directo disminuye linealmente al aumentar la temperatura de unión, una característica utilizada para la detección de temperatura.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión:La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. Mantener una baja temperatura de unión es esencial para un brillo consistente.
• Desplazamiento de la Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión:La longitud de onda de emisión máxima cambia con la temperatura, lo cual es importante para aplicaciones críticas en cuanto al color.
• Curva de Reducción de Corriente Directa:Este gráfico crucial muestra que la corriente directa máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura. Por ejemplo, a la temperatura máxima de la almohadilla de 110°C, la corriente debe reducirse a 57mA.

3.4 Operación en Pulsos

Elgráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisibledefine el área de operación segura para la corriente pulsada. Muestra que para anchos de pulso muy cortos (t_p), se permiten corrientes pico más altas (I_F), dependiendo del ciclo de trabajo (D).

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

4.1 Lotes de Intensidad Luminosa

Los LED se agrupan por su intensidad luminosa medida a la corriente típica. Los lotes van desde BB (2240-2800 mcd) hasta CB (3550-4500 mcd). La pieza típica (3550 mcd) cae en el lote CA (2800-3550 mcd). Se proporcionan valores de flujo luminoso correspondientes en lúmenes como referencia.

4.2 Lotes de Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante se clasifica en pasos de 3nm, desde 1215 (612-615nm) hasta 2427 (624-627nm). Esto permite seleccionar LED con puntos de color muy específicos.

4.3 Lotes de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en pasos de 0.25V, desde el código 1720 (1.75-2.00V) hasta 2527 (2.50-2.75V). Hacer coincidir los lotes de V_Fpuede ayudar en el diseño de cadenas de LED en paralelo equilibradas.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED utiliza un encapsulado estándar PLCC-4 de montaje superficial. Las dimensiones típicas son aproximadamente 3.5mm de longitud, 2.8mm de ancho y 1.9mm de altura (incluyendo la cúpula). Los dibujos dimensionales detallados con tolerancias se encontrarían en la sección de dibujo mecánico dedicada de la hoja de datos completa.

5.2 Identificación de Polaridad

El encapsulado PLCC-4 tiene una esquina chaflanada o con muesca que indica el pin del cátodo (negativo). La orientación correcta es esencial para el funcionamiento del circuito.

5.3 Diseño Recomendado de Almohadilla de Soldadura

Se recomienda un diseño de patrón de pistas para garantizar una soldadura confiable, una disipación térmica adecuada y una alineación correcta durante el proceso de reflujo. Este patrón típicamente incluye pistas para los cuatro terminales eléctricos y una almohadilla térmica central para disipar calor.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo por infrarrojos o convección. El perfil especificado incluye una zona de precalentamiento, una zona de estabilización, una zona de reflujo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C durante 30 segundos y una zona de enfriamiento controlado. Adherirse a este perfil previene el choque térmico y asegura la integridad de la unión soldada.

6.2 Precauciones de Uso

• Protección ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, se deben observar las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar la corriente directa al valor deseado, nunca conectándolo directamente a una fuente de voltaje.
• Diseño Térmico:Implemente un área de cobre en el PCB o disipación de calor adecuada, especialmente cuando opere a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas, para mantener la temperatura de unión dentro de los límites.
• Limpieza:Use disolventes de limpieza compatibles que no dañen el encapsulado plástico o la lente.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Decodificación del Número de Parte

El número de parte67-41-UR050 1H-AMse estructura de la siguiente manera:
67-41: Familia del producto.
UR: Color (Rojo).
050: Corriente de prueba (50mA).
1: Tipo de marco de pistas (1=Oro).
H: Nivel de brillo (Alto).
AM: Designa aplicación Automotriz.

7.2 Empaquetado Estándar

Los LED se suministran típicamente en cinta embutida y carrete para compatibilidad con equipos automáticos de montaje pick-and-place. Las cantidades estándar por carrete son las de la industria, como 2000 o 4000 piezas por carrete.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Exterior Automotriz:Luces de circulación diurna (DRL), luces de posición laterales, tercera luz de freno (CHMSL) e iluminación interior para emblemas o acentos.
• Iluminación Interior Automotriz:Retroiluminación del tablero, iluminación de interruptores, iluminación del área de pies y luces ambientales.
• Aplicaciones Generales de Indicador:Indicadores de estado en equipos industriales, electrónica de consumo o señalización que requiera alta luminosidad y fiabilidad.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Selección del Controlador:Para aplicaciones automotrices, considere controladores que puedan manejar sobretensiones de carga, protección contra inversión de batería y atenuación PWM si es necesario.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para dar forma al haz en aplicaciones específicas como DRL.
• Configuración en Serie/Paralelo:Al conectar múltiples LED, considere la clasificación por voltaje para cadenas en paralelo y asegúrese de que el controlador pueda proporcionar la corriente y el voltaje totales requeridos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED PLCC-4 estándar no automotrices, este dispositivo ofrece ventajas clave:

• Calificación Automotriz (AEC-Q102):Se somete a rigurosas pruebas de estrés por ciclado térmico, humedad y vida operativa, garantizando fiabilidad en el entorno hostil automotriz.
• Robustez al Azufre (Clase A1):Los materiales y la construcción resisten la corrosión de atmósferas que contienen azufre, comunes en algunas regiones geográficas.
• Rango Extendido de Temperatura:Clasificado para operar desde -40°C hasta +110°C, superando el rango de los LED comerciales típicos.
• Alta Intensidad Luminosa:La salida típica de 3550 mcd a 50mA es mayor que la de muchos LED rojos PLCC-4 estándar, proporcionando más luz para una corriente dada.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

La corriente de operación típica es de 50mA. Puede operarse desde 5mA hasta el máximo absoluto de 70mA, pero los parámetros de rendimiento (intensidad, voltaje) se especifican a 50mA. Consulte siempre la curva de reducción si opera a altas temperaturas ambientales.

10.2 ¿Cómo calculo el valor de la resistencia en serie?

Use la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Para un suministro automotriz de 12V y usando el V_Ftípico de 2.25V a 50mA: R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 Ohmios. Elija el valor estándar más cercano (ej., 200 Ohmios) y asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente (P = I²R = 0.5W).

10.3 ¿Se puede usar este LED para atenuación PWM?

Sí, los LED son ideales para atenuación PWM. Asegúrese de que la frecuencia PWM sea lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >200Hz). El controlador debe ser capaz de conmutar la corriente requerida a la frecuencia elegida.

10.4 ¿Por qué es importante la gestión térmica?

Una temperatura de unión excesiva reduce la salida de luz (depreciación de lúmenes), acorta la vida operativa y puede causar un cambio en la longitud de onda dominante. Una disipación de calor adecuada mantiene el rendimiento y la fiabilidad.

11. Casos Prácticos de Diseño y Uso

11.1 Caso de Diseño: Tercera Luz de Frenos Alta (CHMSL) Automotriz

Para una CHMSL que requiere alta luminosidad y respuesta rápida, se pueden organizar múltiples LED en una línea. Usar un controlador de corriente constante clasificado para el rango de voltaje automotriz asegura un brillo consistente independientemente de las fluctuaciones del voltaje de la batería. El amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona una excelente visibilidad desde varios ángulos detrás del vehículo. La calificación AEC-Q102 garantiza que las luces funcionarán de manera confiable durante la vida útil del vehículo en todas las condiciones climáticas.

11.2 Caso de Diseño: Panel de Indicadores de Estado Industrial

En un panel de control industrial, estos LED pueden servir como indicadores de estado o falla de alta luminosidad. Su robustez al azufre los hace adecuados para entornos con posible exposición química. El encapsulado PLCC-4 permite un diseño compacto de montaje superficial en el PCB. Los diseñadores pueden seleccionar lotes de longitud de onda específicos para mantener un color rojo consistente en todos los indicadores del panel.

12. Introducción al Principio de Operación

Este dispositivo es un diodo emisor de luz (LED). Opera bajo el principio de electroluminiscencia en un material semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). Los materiales semiconductores específicos utilizados determinan el color de la luz emitida; en este caso, materiales que producen luz roja con una longitud de onda dominante entre 612-627nm. El encapsulado plástico incorpora una lente de epoxi moldeada que da forma a la salida de luz y proporciona protección ambiental.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LED automotrices y de alta fiabilidad continúa hacia una mayor eficacia (más salida de luz por vatio de entrada eléctrica), un rendimiento térmico mejorado que permite corrientes de accionamiento más altas en encapsulados más pequeños, y una consistencia y saturación de color mejoradas. También hay un enfoque en desarrollar encapsulados que faciliten un mejor control óptico y la integración con ópticas secundarias. La búsqueda de la miniaturización persiste, junto con la necesidad de encapsulados que simplifiquen la gestión térmica para el diseñador final, como aquellos con almohadillas térmicas expuestas o materiales de sustrato avanzados.