LED Rojo 3.50x2.80x1.85mm PLCC4 - Tensión Directa 2.4V - Disipación de Potencia 196mW - Longitud de Onda 621nm - Especificaciones Técnicas

1. Resumen del Producto

1.1 Descripción General

Este producto es un diodo emisor de luz (LED) rojo de alto rendimiento fabricado con capas epitaxiales de AlGaInP sobre un sustrato. Está alojado en un encapsulado estándar PLCC-4 de 3.50 mm × 2.80 mm × 1.85 mm. El dispositivo está diseñado para montaje en superficie (SMT) y está calificado según estándares de grado automotriz (AEC-Q101), lo que lo hace adecuado para aplicaciones exigentes como iluminación interior de automóviles e interruptores. El LED emite un color rojo profundo con una longitud de onda dominante centrada alrededor de 621 nm y ofrece un ángulo de visión muy amplio de 120°.

1.2 Características

• Encapsulado PLCC-4 (3.50 mm × 2.80 mm × 1.85 mm)
• Ángulo de visión extremadamente amplio (120°)
• Apto para todos los procesos de montaje y soldadura SMT
• Disponible en cinta y carrete (2000 piezas/carrete)
• Nivel de sensibilidad a la humedad: Nivel 2 (según IPC/JEDEC J-STD-020)
• Cumplimiento con las directivas RoHS y REACH
• Calificado según la prueba de esfuerzo AEC-Q101 para semiconductores discretos de grado automotriz
• Capacidad de resistencia ESD: 2000 V (HBM), con rendimiento >90%

1.3 Aplicaciones

• Iluminación interior automotriz (luces de techo, luces de lectura, iluminación ambiental)
• Interruptores y luces indicadoras

2. Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas y Ópticas (a Ts = 25°C, IF = 50 mA)

La siguiente tabla resume los principales parámetros eléctricos y ópticos medidos a una corriente directa de 50 mA (a menos que se indique lo contrario):

La tensión directa se mide con una tolerancia de ±0.1 V, y la tolerancia de intensidad luminosa es de ±10%. La tolerancia de las coordenadas de color (longitud de onda dominante) es de ±0.5 nm.

2.2 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo no debe operarse más allá de los valores máximos absolutos indicados a continuación. Exceder estos límites puede causar daños permanentes.

2.3 Rangos de Bines para Tensión Directa, Intensidad Luminosa y Longitud de Onda Dominante

Para garantizar un rendimiento consistente, los LEDs se clasifican en bines a una corriente de prueba de 50 mA en las siguientes categorías:

• Bines de Tensión Directa (V_F):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), E2 (2.5–2.6 V), F1 (2.6–2.7 V), F2 (2.7–2.8 V).
• Bines de Intensidad Luminosa (I_V):N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Bines de Longitud de Onda Dominante (λ_d):D2 (617.5–620 nm), E1 (620–622.5 nm), E2 (622.5–625 nm).

2.4 Características Térmicas

La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (R_{th J-S}) es de un máximo de 130 °C/W. Una gestión térmica adecuada es esencial para mantener la temperatura de unión por debajo de 120 °C. A temperaturas elevadas, la tensión directa disminuye y la intensidad luminosa se reduce. Los diseñadores deben asegurar una adecuada disipación de calor, especialmente cuando se opera con corrientes cercanas al valor máximo (70 mA).

3. Curvas de Rendimiento

Las características ópticas y eléctricas típicas se ilustran en las siguientes figuras (consulte la hoja de datos para detalles gráficos):

• Tensión Directa vs. Corriente Directa (Fig. 1-7):La tensión directa aumenta de forma no lineal con la corriente, desde aproximadamente 2.20 V a 0 mA hasta 2.60 V a 150 mA (condición de pulso). A la corriente de prueba de 50 mA, V_Fes típicamente 2.4 V.
• Intensidad Relativa vs. Corriente Directa (Fig. 1-8):La intensidad luminosa relativa aumenta casi linealmente con la corriente directa hasta 70 mA. A 70 mA, la intensidad es aproximadamente un 80% mayor que a 20 mA.
• Temperatura de Soldadura vs. Intensidad Relativa (Fig. 1-9):A medida que la temperatura ambiente o del punto de soldadura aumenta de 20 °C a 120 °C, la intensidad relativa disminuye aproximadamente un 15%. Se requiere reducción de potencia para operación a alta temperatura.
• Temperatura de Soldadura vs. Corriente Directa (Fig. 1-10):Para evitar exceder la temperatura máxima de unión, la corriente directa debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de soldadura. A 100 °C, la corriente máxima permitida es de aproximadamente 40 mA.
• Tensión Directa vs. Temperatura de Soldadura (Fig. 1-11):La tensión directa disminuye linealmente con la temperatura a una tasa de aproximadamente –2 mV/°C.
• Patrón de Radiación (Fig. 1-12):El dispositivo presenta un patrón de radiación tipo Lambertiano con un amplio ángulo de media intensidad de 120°, proporcionando una iluminación uniforme.
• Corriente Directa vs. Longitud de Onda Dominante (Fig. 1-13):La longitud de onda dominante se desplaza ligeramente hacia longitudes de onda más largas (desplazamiento al rojo) a medida que aumenta la corriente. A 70 mA, el desplazamiento es de aproximadamente +2 nm en comparación con 10 mA.
• Distribución Espectral (Fig. 1-14):El espectro de emisión alcanza su punto máximo alrededor de 621 nm con un ancho total a media altura (FWHM) de aproximadamente 20 nm. El color es rojo saturado.

4. Encapsulado Mecánico

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está encapsulado en un paquete PLCC-4 de 3.50 mm × 2.80 mm × 1.85 mm. La vista superior muestra una forma rectangular con una lente de silicona transparente en la parte superior. El cátodo y el ánodo se indican en la vista inferior mediante una esquina biselada (cátodo) y una marca de referencia. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia de ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario.

4.2 Patrón de Soldadura (Patrón de Tierra Recomendado)

El patrón de tierra recomendado para el diseño de PCB se proporciona para garantizar una formación adecuada de la unión de soldadura y disipación de calor. El patrón consta de dos pads rectangulares (2.40 mm × 1.60 mm) con un paso de 4.60 mm entre ellos. El área total de cobre debe maximizarse para mejorar el rendimiento térmico.

4.3 Identificación de Polaridad

El cátodo se indica mediante una pequeña muesca o bisel en el cuerpo del encapsulado en la vista inferior. La configuración de pines es: Pin 1 (ánodo) y Pin 2 (cátodo) en un lado, y Pin 3 (ánodo) y Pin 4 (cátodo) en el lado opuesto. Consulte la hoja de datos para la orientación exacta.

5. Ensamblaje y Soldadura

5.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED está diseñado para soportar soldadura por reflujo según el siguiente perfil (basado en JEDEC J-STD-020):

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces. Si el intervalo entre dos ciclos de soldadura supera las 24 horas, los LEDs deben hornearse (60 °C, 24 h) para evitar daños por humedad.

5.2 Soldadura Manual

Si se requiere soldadura manual, utilice un soldador con temperatura inferior a 300 °C y un tiempo de permanencia inferior a 3 segundos. Solo se permite una operación de soldadura manual.

5.3 Precauciones de Manipulación y Procesamiento

• No aplique presión excesiva sobre la lente de silicona. Utilice boquillas de pick-and-place adecuadas diseñadas para LEDs encapsulados en silicona.
• Evite montar el LED en secciones de PCB deformadas o no coplanares.
• Después de la soldadura, permita que la placa se enfríe gradualmente; no la enfríe forzadamente con aire o líquido.
• No realice ningún doblado o torsión de la PCB después de la soldadura.
• Utilice únicamente disolventes de limpieza recomendados (alcohol isopropílico). No se recomienda la limpieza ultrasónica, ya que puede dañar el LED.

6. Embalaje y Almacenamiento

6.1 Especificación de Embalaje

Los LEDs se suministran en embalaje de cinta y carrete con los siguientes detalles:

• Cantidad: 2000 piezas por carrete.
• Cinta portadora: ancho de 8 mm, paso de bolsillo 4.0 mm, con cinta de cubierta.
• Carrete: diámetro 330 mm, diámetro del cubo 100 mm, agujero del husillo 13 mm.

6.2 Información de la Etiqueta

Cada carrete lleva una etiqueta con número de pieza, número de especificación, número de lote, código de bin (para VF, IV, longitud de onda), cantidad y código de fecha.

6.3 Bolsa Barrera contra la Humedad y Condiciones de Almacenamiento

Los LEDs se sellan en una bolsa barrera contra la humedad (MBB) con desecante. Condiciones de almacenamiento:

7. Pruebas de Fiabilidad

7.1 Elementos y Condiciones de Prueba

El LED ha sido sometido a las siguientes pruebas de fiabilidad de acuerdo con los estándares indicados. Cada prueba se realizó en 20 muestras con un criterio de aceptación de 0 fallos (0/1).

7.2 Criterios de Fallo

Un dispositivo se considera fallido si supera los siguientes límites después de la prueba:

• Tensión directa a 50 mA: > 1.1 × límite superior de especificación (U.S.L.)
• Corriente inversa a 5 V: > 2.0 × U.S.L.
• Flujo luminoso a 50 mA:<0.7 × límite inferior de especificación (L.S.L.)

8. Consideraciones de Diseño de la Aplicación

Para lograr un rendimiento y fiabilidad óptimos, se deben seguir las siguientes pautas de diseño:

• Limitación de Corriente:Es obligatoria una resistencia en serie para limitar la corriente directa a no más de 70 mA. Incluso un pequeño cambio en la tensión de alimentación puede causar una gran variación de corriente debido a la curva IV pronunciada.
• Protección contra Tensión Inversa:El LED tiene una tensión inversa máxima de solo 5 V. Asegúrese de que el circuito no aplique polarización inversa durante la operación o transitorios de conmutación.
• Gestión Térmica:A 50 mA, la disipación de potencia es de aproximadamente 120 mW (V_Ftípica 2.4 V). Con una resistencia térmica de 130 °C/W, el aumento de temperatura de la unión es de 15.6 °C por encima del punto de soldadura. Para altas temperaturas ambiente, reduzca la corriente en consecuencia.
• Protección ESD:Aunque el LED puede soportar 2000 V HBM, se recomienda utilizar dispositivos de protección ESD (por ejemplo, diodos zener) en el circuito si el sistema es propenso a descargas electrostáticas.
• Compatibilidad Química:Evite el uso de materiales que contengan azufre, bromo, cloro o compuestos orgánicos volátiles (COV) que puedan desgasificarse y atacar el encapsulado de silicona. La concentración de azufre en el entorno no debe exceder 100 ppm, y los halógenos (Br, Cl) individualmente por debajo de 900 ppm, y total por debajo de 1500 ppm.
• Limpieza:Si es necesario limpiar después de la soldadura, use alcohol isopropílico. No utilice limpieza ultrasónica, ya que puede dañar las uniones de los cables.

9. Ventajas Comparativas

En comparación con LEDs rojos estándar de tamaño de encapsulado similar, este dispositivo ofrece varias ventajas distintas:

• Ángulo de Visión Amplio:120° (frente a típicos 60°–90°) lo hace ideal para iluminación interior uniforme.
• Alto Brillo:Hasta 3500 mcd a 50 mA, permitiendo su uso en aplicaciones visibles a la luz del día.
• Calificación Automotriz:El cumplimiento de AEC-Q101 garantiza robustez en condiciones automotrices adversas (extremas de temperatura, vibración, alta humedad).
• Baja Resistencia Térmica:130 °C/W es competitivo para un encapsulado de plástico, permitiendo operación a mayor corriente con una adecuada disipación de calor.
• Tolerancia Estrecha de Longitud de Onda:La clasificación en bines de 2.5 nm asegura consistencia de color para indicadores de interruptores.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

1. P: ¿Cuál es la corriente directa continua máxima?R: El máximo absoluto es 70 mA. Para una operación confiable a largo plazo, se recomienda mantenerse por debajo de 60 mA en entornos de alta temperatura.
2. P: ¿Puedo alimentar el LED sin resistencia?R: No. Es esencial una resistencia limitadora de corriente para evitar un descontrol térmico. Ni siquiera se recomienda una fuente de tensión constante porque V_Fvaría con la temperatura.
3. P: ¿Cómo debo almacenar los LEDs no utilizados?R: Manténgalos en la bolsa barrera contra la humedad sin abrir a ≤30 °C y ≤75% HR. Una vez abierta, úselos dentro de 24 horas o hornee antes del ensamblaje.
4. P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda dominante y longitud de onda pico?R: La longitud de onda dominante es el color percibido por el ojo humano (para LEDs rojos, suele estar cerca del pico). La longitud de onda dominante se mide según estándares CIE; para este producto, varía de 617.5 a 625 nm.
5. P: ¿Puedo usar este LED para iluminación exterior automotriz?R: Este dispositivo está especificado para aplicaciones interiores. Para uso exterior (por ejemplo, luces traseras), pueden ser necesarias pruebas ambientales adicionales (UV, ingreso de agua).
6. P: ¿Por qué la lente de silicona es blanda?R: La silicona se elige por su excelente transmisión de luz y estabilidad a altas temperaturas. Sin embargo, es más blanda que la resina epoxi; evite tocar la lente con objetos afilados.

11. Casos Prácticos de Aplicación

Caso 1: Luz de Techo Automotriz

Un solo LED puede reemplazar una bombilla incandescente tradicional en una luz de techo. Con una corriente de 50 mA, el LED proporciona aproximadamente 2.9 cd, suficiente para iluminar el interior de un automóvil pequeño. Un ángulo de visión amplio asegura una distribución uniforme de la luz. Una resistencia de 18 Ω (para una alimentación de 12 V) limita la corriente a aproximadamente 50 mA, asumiendo una V_Ftípica de 2.4 V. El LED puede montarse en un PCB con núcleo de aluminio (MCPCB) para disipación de calor.

Caso 2: Retroiluminación de Interruptores

Para un interruptor de botón pulsador, el LED puede colocarse detrás de un botón translúcido. Con una corriente de excitación más baja (20 mA), la intensidad (~1.5 cd) es adecuada para indicación ambiental. Esto reduce el consumo de energía y la generación de calor. El pequeño encapsulado PLCC-4 encaja bien en PCBs FR4 estándar.

12. Principio de Funcionamiento

El LED es una fuente de luz semiconductora basada en el sistema de materiales AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio). Cuando se aplica una polarización directa a través de la unión p-n, los electrones del lado n se recombinan con los huecos del lado p en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz) con una longitud de onda determinada por la energía de banda prohibida del compuesto AlGaInP. Mediante un control cuidadoso de la composición, la emisión se sintoniza en la parte roja del espectro (~621 nm). El encapsulado PLCC-4 utiliza una lente de silicona transparente para mejorar la extracción de luz y proporcionar un patrón de radiación amplio.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en la iluminación interior automotriz es hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y mejor consistencia de color. Los desarrollos futuros pueden incluir:

- Integración de múltiples LEDs en un solo encapsulado para soluciones RGB o blancas sintonizables.

- Mejora de la resistencia térmica mediante diseños de encapsulado avanzados (por ejemplo, usando marcos de plomo metálicos o sustratos cerámicos).

- Niveles de brillo más altos para soportar pantallas legibles a la luz del día.

- Tolerancias de clasificación más estrictas según lo exigen los sistemas de iluminación adaptativa.

- Mayor uso de LEDs en iluminación centrada en el ser humano (HCL) para control de ambiente.

Este producto, con su calificación AEC-Q101 y emisión de ángulo amplio, está bien posicionado para la próxima generación de iluminación interior automotriz.