Hoja de Datos de LED Super Rojo PLCC-4 - 3.5x3.0x1.9mm - 2.35V - 0.1175W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED Super Rojo de alto rendimiento en un encapsulado superficial PLCC-4 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz, tanto interiores como exteriores. Sus ventajas principales incluyen una alta intensidad luminosa, un amplio ángulo de visión y una construcción robusta que cumple con estrictos estándares de fiabilidad de grado automotriz, como AEC-Q102, resistencia al azufre (Clase A1), y conformidad con los requisitos RoHS, REACH y libres de halógenos. El mercado objetivo abarca fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices y proveedores de primer nivel que desarrollan sistemas de iluminación avanzados.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento del LED se caracteriza bajo una corriente directa típica (IF) de 50mA. La intensidad luminosa típica (IV) es de 1800 milicandelas (mcd), con un mínimo de 1400 mcd y un máximo de 2800 mcd, lo que indica una posible clasificación por brillo. El voltaje directo (VF) es típicamente de 2.35V, con un rango de 2.0V a 2.75V, lo cual es crucial para el diseño del circuito de excitación y los cálculos de disipación de potencia. La longitud de onda dominante (λd) se centra en 630 nm (espectro Super Rojo), con un rango de 627 nm a 639 nm. Una característica clave es el ángulo de visión (φ) muy amplio de 120 grados, que proporciona una iluminación amplia y uniforme adecuada para señalización e iluminación ambiental.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Gestión Térmica

No se deben superar los límites críticos para garantizar la longevidad del dispositivo. La corriente directa continua máxima absoluta es de 70 mA, con una corriente de pico (IFM) de 100 mA para pulsos ≤10 μs. La temperatura máxima de unión (TJ) es de 125°C, y el rango de temperatura de funcionamiento (Topr) es de -40°C a +110°C, adecuado para entornos automotrices hostiles. La gestión térmica es vital; la resistencia térmica de la unión al punto de soldadura (Rth JS) se especifica con dos valores: una medición \"real\" (Típ. 70 K/W, Máx. 95 K/W) y una medición \"eléctrica\" (Típ. 50 K/W, Máx. 67 K/W). Este parámetro vincula directamente la disipación de potencia (Pd = VF * IF) con el aumento de temperatura en la unión. La curva de reducción de potencia muestra que la corriente directa debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura, por ejemplo, a 57 mA a 110°C de temperatura en la almohadilla.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

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

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Se definen tres grupos de intensidad: AB (1400-1800 mcd), BA (1800-2240 mcd) y BB (2240-2800 mcd). También se proporcionan rangos de flujo luminoso correspondientes (como referencia).

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda se clasifica en pasos de 3 nanómetros, desde 2730 (627-630 nm) hasta 3639 (636-639 nm). Esto permite seleccionar LED con puntos de color muy específicos.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

Los lotes de voltaje se definen en incrementos de 0.25V, desde 1720 (1.75-2.00V) hasta 2527 (2.50-2.75V). Hacer coincidir los lotes de VF puede ser importante para el equilibrio de corriente en matrices de múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV e Intensidad Relativa

La gráfica de Corriente Directa vs. Voltaje Directo muestra una relación exponencial característica. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa es casi lineal hasta los 50mA típicos, lo que indica una buena eficiencia dentro del rango de funcionamiento normal.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Varias gráficas ilustran el rendimiento térmico. La gráfica de Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Unión tiene un coeficiente negativo, disminuyendo aproximadamente 0.2V en un rango de 150°C, lo que puede usarse para detección de temperatura. La gráfica de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra que la salida disminuye a medida que aumenta la temperatura, un factor crítico para el diseño térmico. El desplazamiento de la Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión indica un corrimiento al rojo (aumento de longitud de onda) con el calentamiento, lo cual es típico en LED de AlInGaP.

4.3 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La gráfica de Características de Longitud de Onda muestra un pico espectral estrecho alrededor de 630 nm, confirmando el color rojo puro. El Diagrama Típico de Características de Radiación representa visualmente el patrón de ángulo de visión de 120 grados.

4.4 Capacidad de Manejo de Pulsos

Una gráfica detalla la corriente de pulso permitida vs. la anchura del pulso para varios ciclos de trabajo. Esto es esencial para diseñar circuitos de operación pulsada, como en sistemas de atenuación PWM o de comunicación.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado superficial estándar PLCC-4. El dibujo mecánico (implícito por la referencia de sección) especificaría las dimensiones exactas (típicamente alrededor de 3.5mm x 3.0mm x 1.9mm), el espaciado de las patillas y la geometría de la lente. La polaridad se indica mediante la forma del encapsulado y/o una marca en la parte superior o inferior. Se proporciona un diseño recomendado de almohadilla de soldadura para garantizar la formación de una junta de soldadura fiable y una disipación de calor adecuada durante el reflujo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo a una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos, siguiendo un perfil estándar con tasas controladas de calentamiento, estabilización y enfriamiento. Las precauciones incluyen evitar tensiones mecánicas en la lente, prevenir la contaminación y asegurar que la almohadilla térmica esté correctamente soldada para una transferencia de calor óptima. Las condiciones de almacenamiento deben estar dentro del rango especificado de -40°C a +110°C en un ambiente seco.

7. Embalaje e Información de Pedido

El embalaje es típicamente en cinta y carrete para montaje automatizado. La estructura del número de pieza se decodifica de la siguiente manera: 67-41 (Familia), SR (color Super Rojo), 050 (corriente de prueba 50mA), 1 (portaherramientas de oro), H (nivel de alta luminosidad), AM (aplicación automotriz). Esta codificación permite una identificación precisa de las características de rendimiento del dispositivo.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Las aplicaciones principales son la iluminación exterior automotriz (por ejemplo, tercera luz de freno alta central - CHMSL, luces traseras combinadas, marcadores laterales) e iluminación interior (por ejemplo, retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación de interruptores, iluminación ambiental). El alto brillo y el amplio ángulo lo hacen adecuado tanto para aplicaciones de visión directa como para guías de luz.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar la limitación de corriente, típicamente usando un excitador de corriente constante o una resistencia en serie con una fuente de voltaje estable. La gestión térmica es primordial; el diseño de la PCB debe proporcionar una almohadilla térmica adecuada y posiblemente vías térmicas para disipar el calor. La sensibilidad ESD de 2kV (HBM) requiere precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje. Para entornos ricos en azufre, se debe verificar la clasificación de robustez al azufre Clase A1 contra el entorno de aplicación específico.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED rojos estándar, la formulación \"Super Rojo\" de este dispositivo ofrece una mayor intensidad luminosa y un color más saturado. El encapsulado PLCC-4 proporciona una interfaz mecánica y térmica más robusta que encapsulados más pequeños como 0603 o 0805. La combinación de la calificación AEC-Q102, el amplio rango de temperatura y la resistencia al azufre lo dirigen específicamente para uso automotriz, diferenciándolo de los componentes de grado comercial que pueden no sobrevivir al duro ciclo de vida automotriz.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué corriente de excitación debo usar?

R: La corriente de funcionamiento típica es de 50mA, proporcionando los 1800mcd especificados. Se puede excitar hasta 70mA continuamente para una salida mayor, pero se debe aplicar la reducción de potencia térmica como se muestra en la gráfica. No opere por debajo de 5mA.

P: ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica?

R: La Rth JS \"real\" se mide físicamente y es más conservadora. La Rth JS \"eléctrica\" se deriva de parámetros eléctricos y puede ser menor. Para un diseño térmico fiable, se recomienda utilizar el valor \"real\" más alto (Máx. 95 K/W).

P: ¿Puedo usar PWM para atenuar?

R: Sí, la gráfica de capacidad de manejo de pulsos proporciona pautas. Por ejemplo, con un ciclo de trabajo del 1% (D=0.01), se permiten pulsos cortos significativamente superiores a 70mA, lo que permite una atenuación PWM efectiva.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para un funcionamiento continuo a 50mA o más, especialmente en altas temperaturas ambientales, es esencial una disipación de calor efectiva a través de la almohadilla térmica de la PCB para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C y preservar la salida de luz y la longevidad.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Tercera Luz de Freno Alta Central (CHMSL)

Un diseñador necesita 15 LED para una matriz CHMSL. Selecciona LED del lote de intensidad BA (1800-2240 mcd) y del lote de longitud de onda 3033 (630-633 nm) para consistencia de color. Utilizando un sistema eléctrico de vehículo de 13.8V y apuntando a 50mA por LED, diseña un circuito con tres ramas paralelas de 5 LED cada una. Se calcula una resistencia en serie para cada rama basándose en el VF típico de 2.35V (5 * 2.35V = 11.75V). El valor de la resistencia es (13.8V - 11.75V) / 0.05A = 41 Ohmios. Se diseña una PCB con una gran zona de cobre bajo la almohadilla térmica del LED para actuar como disipador, manteniendo la temperatura de la almohadilla de soldadura por debajo de 80°C para permitir el funcionamiento completo a 50mA según la curva de reducción de potencia.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz basado en semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede su energía de banda prohibida, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía de banda prohibida, que corresponde a la longitud de onda roja de la luz emitida (alrededor de 630 nm). La lente de epoxi del encapsulado PLCC da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión de 120 grados.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia en los LED automotrices es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia y una mayor integración (por ejemplo, encapsulados multichip, excitadores integrados). También hay un impulso para una mayor estabilidad del color con la temperatura y a lo largo de la vida útil. Además, están surgiendo nuevos formatos de encapsulado con mejor rendimiento térmico, como sustratos cerámicos o encapsulados moldeados avanzados, para manejar los niveles de potencia más altos requeridos para aplicaciones como los haces de conducción adaptativos (ADB) y la microproyección. El cumplimiento de estándares como AEC-Q102 y la resistencia química específica (azufre, humedad) sigue siendo un diferenciador crítico para los componentes de grado automotriz.