LED Rojo PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - Tensión Directa 1.9-2.5V - Potencia 125mW - Intensidad Luminosa 1500-2800mcd - Calificado AEC-Q102

1. Resumen del Producto

Este LED rojo de alta luminosidad está basado en la tecnología de semiconductores AlGaInP y se encapsula en un formato compacto PLCC4 con dimensiones de 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación interior y exterior en automóviles, el dispositivo cumple con la norma de calificación de pruebas de estrés AEC-Q102, lo que garantiza una robustez fiable en condiciones de funcionamiento adversas. El LED ofrece un rango de longitud de onda dominante de 627,5 nm a 635 nm con un ángulo de visión típico de 120°, proporcionando una iluminación uniforme en un área amplia. Con una tensión directa de 1,9 V a 2,5 V a 50 mA y una intensidad luminosa de 1500 mcd a 2800 mcd, equilibra eficiencia y brillo para diversas necesidades de señalización e iluminación indicadora.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

A una corriente de prueba de 50 mA y temperatura ambiente de 25 °C, los parámetros eléctricos y ópticos se definen de la siguiente manera:

• Tensión Directa (VF): mínimo 1,9 V, valor típico no proporcionado, máximo 2,5 V. Tolerancia de medición ±0,1 V.
• Corriente Inversa (IR): a tensión inversa 5 V, máximo 10 µA, asegurando baja fuga.
• Longitud de Onda Dominante (λD): 627,5 nm a 635 nm, cubriendo la región roja profunda. Tolerancia de medición ±0,005 nm.
• Intensidad Luminosa (IV): 1500 mcd a 2800 mcd, con tolerancia de medición ±10%.
• Ángulo de Visión (2θ1/2): 120° típico, proporcionando una amplia dispersión adecuada para aplicaciones de indicadores y retroiluminación.
• Resistencia Térmica (Rth JS real): 160 °C/W típico, 180 °C/W máximo (unión a soldadura). El método de medición eléctrica arroja 80 °C/W típico, 90 °C/W máximo.

2.2 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo no debe operarse más allá de los siguientes límites a una temperatura de punto de soldadura de 25 °C:

• Disipación de Potencia: 175 mW
• Corriente Directa: 70 mA (continua), pico 100 mA (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10 ms)
• Tensión Inversa: 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura de Funcionamiento: -40 °C a +100 °C
• Temperatura de Almacenamiento: -40 °C a +100 °C
• Temperatura de Unión: 120 °C

Se debe tener cuidado de que la disipación de potencia no supere el valor máximo absoluto. La corriente máxima en funcionamiento debe determinarse después de medir la temperatura del paquete para garantizar que la temperatura de unión se mantenga por debajo del límite máximo.

3. Sistema de Clasificación (Binning)

3.1 Lotes de Tensión Directa (IF=50 mA)

La tensión directa se clasifica en seis lotes: 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), E1 (2,4-2,5 V).

3.2 Lotes de Intensidad Luminosa

Los lotes de intensidad se definen como M2 (1500-1800 mcd), N1 (1800-2300 mcd), N2 (2300-2800 mcd).

3.3 Lotes de Longitud de Onda

Lotes de longitud de onda dominante: F2 (627,5-630 nm), G1 (630-632,5 nm), G2 (632,5-635 nm).

Estos lotes permiten a los clientes seleccionar dispositivos con tolerancias ajustadas para lograr consistencia de color y brillo en producción en masa. El código de lote en la etiqueta del producto indica la combinación exacta de los rangos de VF, IV y longitud de onda.

4. Curvas de Rendimiento

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa (Curva V-I)

La tensión directa aumenta de forma no lineal con la corriente. A 1,9 V la corriente es cercana a cero; a 2,5 V la corriente alcanza aproximadamente 60 mA. La curva indica una tensión directa típica de alrededor de 2,2 V a 50 mA.

4.2 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La intensidad relativa aumenta casi linealmente con la corriente directa hasta 60 mA. A 50 mA la intensidad relativa es aproximadamente 100% (punto de referencia). La atenuación mediante reducción de corriente es efectiva, pero cabe señalar que el cambio cromático es mínimo en este rango.

4.3 Efectos de la Temperatura de Unión

A medida que la temperatura de unión aumenta de -40 °C a 120 °C, la intensidad luminosa relativa disminuye aproximadamente un 20% a 120 °C en comparación con la temperatura ambiente. El desplazamiento de tensión directa (ΔVF) es negativo con la temperatura, disminuyendo aproximadamente 0,2 V en todo el rango. La longitud de onda dominante se desplaza ligeramente (unos 4-5 nm) hacia longitudes de onda más largas al aumentar la temperatura. Estas características son importantes para la gestión térmica en entornos automotrices de alta temperatura.

4.4 Reducción de Potencia por Temperatura de Soldadura

La corriente directa máxima debe reducirse a medida que aumenta la temperatura del punto de soldadura. A 100 °C de temperatura de soldadura, la corriente permitida baja a aproximadamente 20 mA desde 70 mA a 25 °C.

4.5 Patrón de Radiación

El diagrama de radiación muestra un patrón típico lambertiano con ángulo de media potencia de ±60°, lo que confirma el amplio ángulo de visión de 120°. La intensidad es uniforme en todo el cono de emisión.

4.6 Distribución Espectral

La distribución espectral tiene un pico de aproximadamente 630 nm con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de unos 20-25 nm. No se observa emisión secundaria, lo que garantiza la pureza del color.

5. Información Mecánica y de Embalaje

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED está encapsulado en un paquete PLCC4 con dimensiones: largo 3,50 mm, ancho 2,80 mm, alto 1,85 mm. El paquete tiene una marca de polaridad (punto) en la vista superior que indica el cátodo. La vista inferior muestra cuatro terminales: almohadilla 1 (cátodo), almohadilla 2 (ánodo), almohadilla 3 (ánodo), almohadilla 4 (cátodo) según el diagrama de polaridad. La polaridad también se indica mediante un chaflán en la esquina del paquete.

5.2 Patrón Recomendado de Almohadillas para Soldadura

El patrón de pista de PCB recomendado incluye cuatro almohadillas: dos almohadillas internas de ánodo (cada una de 2,20 mm x 0,80 mm) y dos almohadillas externas de cátodo (cada una de 2,60 mm x 0,80 mm). La huella general es de 4,60 mm x 1,60 mm con una separación de 0,70 mm entre almohadillas. Las tolerancias son ±0,05 mm a menos que se indique lo contrario.

5.3 Cinta Portadora y Carrete

Los dispositivos se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho con agujeros de arrastre de paso de 4 mm. Dimensiones de la cinta: ancho 8,00 mm, paso de bolsillo 4,00 mm, tamaño de cavidad 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Cada carrete (diámetro 330 mm) contiene 2000 piezas. El buje del carrete tiene un diámetro interior de 60 mm con un agujero de buje de 13,6 mm.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo recomendado (sin plomo) es el siguiente:

• Velocidad de rampa promedio: 3 °C/s máx. desde Tsmin (150 °C) hasta Tp
• Precalentamiento: 150 °C a 200 °C durante 60-120 segundos
• Tiempo por encima de 217 °C (TL): 60 s máx.
• Temperatura pico (Tp): 260 °C durante 10 s máx.
• Enfriamiento descendente: 6 °C/s máx.
• Tiempo desde 25 °C hasta pico: 8 min máx.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Si transcurren más de 24 horas entre dos soldaduras, los LED pueden absorber humedad y dañarse. No aplique tensión mecánica durante el calentamiento.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, use un soldador a menos de 300 °C durante menos de 3 segundos, y solo una vez.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El nivel de sensibilidad a la humedad es Nivel 2. Antes de abrir la bolsa de aluminio, almacene a ≤30 °C y ≤75% HR hasta un año desde la fecha de fabricación. Después de abrir, utilice dentro de las 24 horas a ≤30 °C y ≤60% HR. Si se exceden las condiciones de almacenamiento, se requiere un secado a 60±5 °C durante más de 24 horas.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se embala en carretes con cantidades de 2000 piezas. Cada carrete se sella en una bolsa barrera contra la humedad con un desecante y una tarjeta indicadora de humedad. La caja de cartón exterior contiene múltiples carretes. Cada carrete y bolsa están etiquetados con el número de pieza, número de especificación, número de lote, código de lote, cantidad y código de fecha. El código de lote codifica los rangos específicos de intensidad luminosa, cromaticidad (longitud de onda) y tensión directa.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

Iluminación interior automotriz (indicadores de panel de instrumentos, iluminación ambiental), iluminación exterior (luces de freno, intermitentes, luces traseras), interruptores e indicación de señales en general. El amplio ángulo de visión y la alta luminosidad lo hacen adecuado para paneles iluminados por bordes y retroiluminación.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Dada la resistencia térmica de 160 °C/W, es necesario un disipador de calor adecuado cuando se conduce cerca de la corriente máxima. Mantenga la temperatura del punto de soldadura por debajo de 100 °C para asegurar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 120 °C.
• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para evitar sobrecorriente. Pequeñas variaciones de tensión causan grandes cambios de corriente debido a la curva I-V pronunciada.
• Protección ESD:El dispositivo está clasificado para 2 kV HBM. Utilice las precauciones ESD adecuadas durante la manipulación y el ensamblaje.
• Restricciones de Azufre y Halógenos:Mantenga el contenido de azufre por debajo de 100 ppm, el bromo por debajo de 900 ppm, el cloro por debajo de 900 ppm y el total combinado por debajo de 1500 ppm para evitar corrosión y degradación del flujo luminoso.
• Compuestos Orgánicos Volátiles (COV):Evite adhesivos o compuestos de relleno que emitan vapores orgánicos que puedan penetrar en el encapsulante de silicona y causar decoloración.
• Limpieza:Se recomienda alcohol isopropílico para la limpieza después de la soldadura. No utilice limpieza ultrasónica ya que puede dañar el LED.

9. Comparación Tecnológica

En comparación con los LED rojos convencionales basados en GaAsP o GaP, este dispositivo AlGaInP ofrece una eficacia luminosa significativamente mayor (típicamente 1500-2800 mcd a 50 mA) y una mejor estabilidad térmica. El paquete de montaje superficial PLCC4 con un amplio ángulo de visión de 120° proporciona flexibilidad de diseño para módulos automotrices con espacio limitado. La calificación AEC-Q102 garantiza que cumple con los estrictos requisitos de fiabilidad automotriz, incluyendo choque térmico, prueba de vida y funcionamiento en alta humedad.

10. Preguntas Frecuentes

P: ¿Cuál es la corriente de funcionamiento máxima recomendada para este LED?
R: La corriente continua máxima absoluta es 70 mA, pero para un funcionamiento fiable de larga duración, se debe aplicar una reducción según la temperatura ambiente y la gestión térmica. Normalmente, 50 mA es una corriente nominal segura con un disipador de calor adecuado.

P: ¿Puede este LED ser accionado por una señal PWM?
R: Sí, el LED puede ser modulado por ancho de pulso para atenuación. Asegúrese de que la corriente pico no supere 100 mA y que el ciclo de trabajo esté limitado para mantener la potencia media por debajo de 175 mW.

P: ¿Cuál es la consistencia del color entre diferentes lotes de brillo?
R: Los lotes de longitud de onda son independientes de los lotes de intensidad. Los clientes deben seleccionar tanto el lote de longitud de onda como el de intensidad para lograr consistencia de color y brillo. El desplazamiento típico de longitud de onda con corriente y temperatura es mínimo dentro del rango especificado.

11. Casos de Uso Prácticos

Caso 1: Lámpara Trasera Combinada Automotriz
Los diseñadores utilizaron 18 de estos LED rojos en una configuración de 3 series y 6 paralelos para una luz trasera. Cada cadena se accionó a 40 mA con un IC de corriente constante. La simulación térmica mostró que la temperatura de unión se mantuvo por debajo de 85 °C bajo una temperatura ambiente de 50 °C. El amplio ángulo de visión eliminó la necesidad de ópticas secundarias.

Caso 2: Iluminación Ambiental Interior
Para una luz de acento en la consola central, se colocaron dos LED detrás de una guía de luz. El ángulo de emisión de 120° proporcionó una iluminación uniforme a lo largo de la guía. La baja tensión directa permitió la alimentación directa desde un rail de 3,3 V con una resistencia de 22 Ω por LED, logrando 1500 mcd por LED a 30 mA.

12. Principio de Funcionamiento

El LED rojo utiliza AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) como material de la capa activa, que es un semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se polariza en directa, los electrones de la capa tipo n se recombinan con los huecos en la capa tipo p, liberando energía en forma de fotones. La energía de la banda prohibida del AlGaInP se puede ajustar variando la composición de indio para emitir en la región roja (alrededor de 630 nm). La estructura de pozos cuánticos múltiples mejora la eficiencia de recombinación, lo que resulta en una alta intensidad luminosa incluso a corrientes moderadas. El sustrato transparente y el diseño optimizado del chip mejoran la extracción de luz.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en LED rojos para aplicaciones automotrices apunta hacia una mayor eficiencia (lm/W) y tamaños de paquete más pequeños para permitir diseños de iluminación más compactos. Las mejoras en el crecimiento epitaxial de AlGaInP y en la forma del chip continúan impulsando la eficacia luminosa más allá de 100 lm/W para el rojo. Además, la integración de protección ESD dentro del paquete se está volviendo común. La adopción de AEC-Q102 y estándares similares garantiza que estos LED puedan soportar entornos automotrices adversos. Los desarrollos futuros pueden incluir módulos rojo-ámbar-verde sintonizables de espectro completo utilizando múltiples chips en un solo paquete PLCC.