RF-OMRB14TS-AK LED Rojo PLCC2 - Tamaño 2.2x1.4x1.3mm - Voltaje 1.8V - Potencia 72mW - Grado Automotriz

1. Resumen del Producto

El RF-OMRB14TS-AK es un LED rojo de alto rendimiento montado en superficie (SMD) en encapsulado PLCC-2, diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación interior automotriz. Este componente utiliza tecnología epitaxial avanzada de AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) sobre un sustrato, proporcionando una emisión roja intensa con una longitud de onda dominante centrada alrededor de 615 nm. Las dimensiones del encapsulado son 2,2 mm × 1,4 mm × 1,3 mm (largo × ancho × alto), lo que lo hace adecuado para diseños de PCB compactos. El LED presenta un ángulo de visión extremadamente amplio de 120 grados, garantizando una distribución uniforme de la luz. Está calificado según los estándares de prueba de esfuerzo AEC-Q101 para semiconductores discretos de grado automotriz, asegurando fiabilidad en condiciones adversas. El nivel de sensibilidad a la humedad es Clase 2, y el dispositivo cumple totalmente con RoHS y REACH.

2. Interpretación de Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas

El voltaje directo (V_F) a una corriente de prueba de 20 mA tiene un mínimo de 1,8 V, un valor típico de 2,0 V y un máximo de 2,4 V. Este voltaje directo relativamente bajo es característico de los LED rojos de AlGaInP. La corriente inversa (I_R) a un voltaje inverso de 5 V es inferior a 10 µA, lo que indica un excelente comportamiento rectificador. La corriente directa máxima permitida es de 30 mA DC, con un pico de corriente directa de 100 mA a un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10 ms. La disipación total de potencia está limitada a 72 mW, valor que debe respetarse para evitar daños térmicos.

2.2 Características Ópticas

A 20 mA, la intensidad luminosa típica (I_V) es de 800 mcd, con un mínimo de 800 mcd y un máximo de 1200 mcd según el contenedor L2. La longitud de onda dominante (λ_D) oscila entre 612,5 nm y 620 nm, con un valor típico de 615 nm, situando la emisión en la región roja profunda. El ángulo de visión (2θ_1/2) es de 120 grados, proporcionando un patrón de radiación amplio adecuado para iluminación ambiental interior.

2.3 Características Térmicas

La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (R_thJ-S) se especifica como 300 °C/W (máx.). Este parámetro es crítico para la gestión térmica. La temperatura de unión (T_J) no debe superar los 120 °C, y el rango de temperatura de operación es de -40 °C a +100 °C. Es esencial una adecuada disipación de calor para mantener el LED dentro de los límites seguros.

3. Explicación del Sistema de Contenedores

3.1 Contenedores de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en seis grupos: B1 (1,8–1,9 V), B2 (1,9–2,0 V), C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V). Esto permite a los clientes seleccionar LED con V_F muy similar para diseños de cadenas en paralelo.

3.2 Contenedores de Intensidad Luminosa

Se definen dos contenedores de intensidad: L1 (800–1000 mcd) y L2 (1000–1200 mcd). El valor típico especificado (800 mcd) corresponde al extremo inferior de L1, pero la producción puede enviar cualquiera de los dos contenedores según el pedido.

3.3 Contenedores de Longitud de Onda

La longitud de onda dominante se divide en tres contenedores: C2 (612,5–615,0 nm), D1 (615,0–617,5 nm), D2 (617,5–620,0 nm). La longitud de onda típica de 615 nm cae en el contenedor D1. El estricto agrupamiento garantiza la consistencia del color en módulos con múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Voltaje Directo vs. Corriente Directa

La Figura 1-6 muestra una relación casi lineal: a medida que la corriente directa aumenta de 0 a 30 mA, el voltaje directo se eleva desde aproximadamente 1,7 V hasta 2,3 V. Esto es típico en LED de AlGaInP y los diseñadores deben considerar la variación de V_F al usar excitación por voltaje constante.

4.2 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 1-7 demuestra que la intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente. A 20 mA la intensidad está normalizada; duplicar la corriente a 40 mA duplicaría aproximadamente la salida (aunque la corriente máxima absoluta es 30 mA DC).

4.3 Dependencia de la Temperatura

La Figura 1-8 muestra que el flujo luminoso relativo disminuye a medida que aumenta la temperatura de soldadura (T_S). A 100 °C, la salida puede caer hasta aproximadamente el 70% del valor a 25 °C. La Figura 1-9 indica que la corriente directa máxima permitida debe reducirse por encima de 55 °C para evitar exceder el límite de temperatura de unión de 120 °C. La Figura 1-10 confirma que el voltaje directo disminuye con la temperatura a una tasa de aproximadamente -2 mV/°C.

4.4 Diagrama de Radiación

La Figura 1-11 muestra un patrón de radiación tipo Lambertiano con un semiángulo de ±60° desde el eje óptico. La intensidad relativa se mantiene por encima del 50% hasta ±60°, confirmando la afirmación del amplio ángulo de visión.

4.5 Longitud de Onda vs. Corriente

La Figura 1-12 indica un ligero desplazamiento hacia el rojo de la longitud de onda dominante al aumentar la corriente: desde aproximadamente 614 nm a 5 mA hasta 618 nm a 30 mA. El efecto es menor, pero debe considerarse si se requiere una coincidencia precisa de color.

4.6 Distribución Espectral

La Figura 1-13 proporciona la distribución de potencia espectral normalizada. La emisión alcanza su punto máximo cerca de 630 nm con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de aproximadamente 20 nm. No hay picos secundarios, lo que confirma una buena pureza de color.

5. Información Mecánica y de Empaque

5.1 Dimensiones del Encapsulado

Las dimensiones en vista superior son 2,2 mm × 1,4 mm; la altura es de 1,3 mm. El ánodo se indica mediante un punto en el encapsulado (Figura 1-4). El diseño recomendado de la almohadilla de soldadura (Figura 1-5) utiliza dos almohadillas rectangulares: 0,8 mm × 1,2 mm cada una con una separación de 1,4 mm. Todas las tolerancias son de ±0,20 mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Cinta Portadora y Carrete

El LED se empaqueta en cinta portadora de 8 mm con 3000 piezas por carrete. Dimensiones clave de la cinta: paso de bolsillo P0 = 4,0 mm, paso de componente P1 = 4,0 mm, paso de orificio de arrastre P2 = 2,0 mm, ancho de cinta W = 8,0 mm. El diámetro exterior del carrete es de 178 mm, el diámetro del cubo de 60 mm.

5.3 Etiqueta y Barrera contra la Humedad

Cada carrete lleva una etiqueta que muestra el número de pieza, número de especificación, número de lote, código de contenedor (contenedor VF, contenedor de intensidad, contenedor de longitud de onda), cantidad y código de fecha. Los carretes se sellan al vacío en una bolsa de barrera contra la humedad con desecante y una tarjeta indicadora de humedad, cumpliendo con los requisitos MSL-2.

6. Guía de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo recomendado sigue JEDEC J-STD-020. Parámetros clave: velocidad de rampa ≤ 3 °C/s, precalentamiento de 150 °C a 200 °C durante 60–120 s, tiempo por encima de 217 °C (T_L) de 60–150 s, temperatura pico (T_P) 260 °C durante máximo 10 s dentro de 5 °C de T_P, y velocidad de enfriamiento ≤ 6 °C/s. Solo se permiten dos ciclos de reflujo. Si el tiempo entre dos pasos de soldadura supera las 24 horas, los LED pueden dañarse.

6.2 Soldadura Manual y Reparación

Si es necesaria la soldadura manual, use una temperatura de punta del soldador inferior a 300 °C y mantenga el tiempo de contacto por debajo de 3 segundos; solo se permite un retrabajo. Para reparación, se recomienda un soldador de doble cabezal; evite tocar la lente de silicona con el soldador.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Antes de abrir la bolsa sellada, almacene a ≤30 °C y ≤75% HR hasta un año desde la fecha de sellado. Después de abrir, los LED deben usarse dentro de 24 horas a ≤30 °C y ≤60% HR. Si la tarjeta indicadora de humedad muestra exceso de humedad o se supera el tiempo de almacenamiento, hornee los componentes a 60±5 °C durante al menos 24 horas antes de su uso.

7. Información de Empaque y Pedido

La cantidad estándar de empaque es de 3000 piezas por carrete. Cada carrete se coloca en una bolsa de barrera contra la humedad con una etiqueta. La etiqueta incluye el número de pieza (ej. RF-OMRB14TS-AK), número de especificación, número de lote, código de contenedor (VF, IV, WLD), cantidad y fecha. La caja de envío final contiene múltiples carretes. El código de pedido debe hacer referencia a los requisitos específicos de contenedor si se necesita una coincidencia precisa. Se recomienda consultar a la fábrica para conocer la disponibilidad de contenedores específicos de V_F, intensidad y longitud de onda.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz, como retroiluminación de tableros, tiras de luz ambiental, luces de techo y lámparas indicadoras. El amplio ángulo de visión es beneficioso para la iluminación uniforme de paneles. La calificación AEC-Q101 garantiza fiabilidad durante la vida útil del vehículo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Reducción de Corriente:Opere siempre por debajo de 30 mA DC; reduzca la corriente por encima de 55 °C ambiente según la Figura 1-9.
• Gestión Térmica:Use almohadillas de cobre adecuadas y vías térmicas para mantener la temperatura del punto de soldadura por debajo de 85 °C para máxima estabilidad de la salida de luz.
• Protección ESD:El LED tiene una tensión de soporte ESD HBM de 2000 V. Sin embargo, se recomienda protección ESD durante la manipulación y el ensamblaje. Use estaciones de trabajo con conexión a tierra y empaquetado antiestático.
• Diseño del Circuito:Para evitar el desbordamiento térmico, use una resistencia limitadora de corriente por LED o un controlador de corriente constante. La conexión en paralelo de LED con diferentes contenedores de V_Fpuede causar una distribución desigual de la corriente.
• Diseño Óptico:El patrón de radiación tipo Lambertiano permite una fácil integración en guías de luz o difusores. El ángulo de visión de 120° cubre un área amplia.
• Control de Azufre y Halógenos:El entorno debe mantener el contenido de azufre por debajo de 100 ppm en los materiales de acoplamiento. Los contenidos de bromo y cloro en materiales externos deben ser cada uno inferiores a 900 ppm, con un total inferior a 1500 ppm, para evitar la corrosión del marco de plomo plateado.

9. Comparación Tecnológica

En comparación con los LED rojos convencionales que utilizan tecnologías GaAsP o GaP, el RF-OMRB14TS-AK basado en AlGaInP ofrece una mayor eficacia luminosa (hasta 40 lm/W a 20 mA) y una mejor estabilidad térmica. Su encapsulado PLCC-2 proporciona una huella más pequeña que los componentes de orificio pasante antiguos y es compatible con el ensamblaje SMT automatizado. El ángulo de visión de 120° es más amplio que el de muchos LED rojos competidores (a menudo 110° o menos), brindando mayor flexibilidad de diseño para una iluminación uniforme. La calificación AEC-Q101 lo distingue de los LED de grado de consumo, haciéndolo adecuado para aplicaciones automotrices críticas para la seguridad.

10. Preguntas Frecuentes

P: ¿Puedo conducir este LED a 30 mA de forma continua?
R: Sí, la corriente directa máxima absoluta es de 30 mA DC, pero debe asegurarse de que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 120 °C. A la potencia máxima nominal de 72 mW (30 mA × 2,4 V), el aumento de temperatura es de 72 mW × 300 °C/W = 21,6 °C por encima del punto de soldadura. Si el punto de soldadura está a 85 °C, la unión estará a 106,6 °C, lo cual es seguro. Sin embargo, puede ser necesaria una reducción a temperaturas ambiente más altas.

P: ¿Cuál es el voltaje directo típico a 20 mA?
R: El voltaje directo típico es de 2,0 V, pero puede variar de 1,8 V a 2,4 V según el contenedor. Diseñe su circuito para acomodar esta dispersión.

P: ¿Puedo usar este LED para iluminación exterior automotriz?
R: La hoja de datos especifica aprobación solo para interior automotriz. Las aplicaciones exteriores pueden requerir calificaciones adicionales (ej. AEC-Q102). Sin embargo, el chip en sí podría ser utilizable si se protege adecuadamente contra la humedad y el estrés térmico.

P: ¿Cómo debo limpiar el PCB después de la soldadura?
R: Use alcohol isopropílico. Evite la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar el LED. Si se usan otros solventes, verifique la compatibilidad con el encapsulado de silicona.

11. Casos de Uso del Mundo Real

11.1 Módulo de Iluminación Ambiental de Tablero

Un proveedor de primer nivel para automoción diseñó una guía de luz lineal para tiras ambientales de tablero utilizando 12 LED RF-OMRB14TS-AK espaciados a intervalos de 10 mm. Cada LED se condujo a 15 mA para lograr 400 mcd por segmento. El amplio ángulo de visión de 120° aseguró un brillo uniforme a lo largo de la guía sin puntos calientes. El módulo superó pruebas de vida de 1000 horas a 85 °C/85% HR con menos del 10% de depreciación del lúmen.

11.2 Retroiluminación de Consola Central

En un diseño de consola central, el LED se usó como retroiluminación directa para botones táctiles capacitivos. Se colocó una película difusora a 3 mm por encima del LED. La luminancia resultante superó los 500 cd/m² a 20 mA. La alta densidad de flujo de 800 mcd por LED permitió el uso de menos componentes en comparación con LED de generaciones anteriores, reduciendo costos.

12. Explicación del Principio

El RF-OMRB14TS-AK utiliza AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) como material de capa activa. Cuando se aplica una polarización directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región del pozo cuántico, emitiendo fotones con energía correspondiente a la parte roja del espectro. La banda prohibida de AlGaInP puede ajustarse modificando la composición de aluminio e indio; para emisión roja alrededor de 615 nm, la composición está optimizada para lograr una alta eficiencia cuántica interna. El sustrato (probablemente GaAs o GaP) es transparente a la luz emitida, permitiendo la extracción de luz también desde la parte inferior. El encapsulado PLCC-2 utiliza un encapsulante de silicona transparente para proteger el chip y actuar como lente. El cátodo y el ánodo están conectados a través de marcos de plomo plateados.

13. Tendencias de Desarrollo

El mercado de LED automotrices se está moviendo hacia una mayor eficiencia y encapsulados más pequeños. Las iteraciones futuras de esta familia de productos pueden ofrecer una eficacia luminosa aún mayor (ej. >50 lm/W) mediante un diseño epitaxial mejorado y una mejor distribución de corriente. Además, la integración de diodos de protección ESD en el encapsulado podría simplificar el diseño a nivel de placa. La tendencia hacia la retroiluminación miniLED y microLED podría eventualmente llegar al interior automotriz, pero los encapsulados PLCC-2 siguen siendo rentables para iluminación ambiental de gran volumen. Será necesario cumplir con futuros estándares de fiabilidad automotriz (ej. AEC-Q102 para seguridad fotobiológica).