Hoja de Datos de LED Rojo PLCC-2 - Ángulo de Visión de 120° - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - Grado Automotriz - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED rojo de montaje superficial de alto rendimiento en encapsulado PLCC-2. El dispositivo está diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación interior automotriz, ofreciendo una combinación de alta salida luminosa, amplio ángulo de visión y robusta fiabilidad. Sus ventajas principales incluyen el cumplimiento de estrictos estándares automotrices como AEC-Q102, excelente resistencia al azufre (Clase A1) y adhesión a directivas medioambientales como RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. El mercado objetivo es la electrónica automotriz, específicamente para iluminación ambiental interior, retroiluminación de interruptores y otras funciones indicadoras donde la fiabilidad y el rendimiento constante en condiciones adversas son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Las métricas clave de rendimiento del LED se definen bajo condiciones de prueba estándar. La tensión directa típica (V_F) es de 2.20V a una corriente directa (I_F) de 50mA, con un rango especificado desde 1.75V (Mín.) hasta 2.75V (Máx.). La intensidad luminosa (I_V) se especifica en 3550 milicandelas (mcd) típicas bajo la misma condición de 50mA, con un mínimo de 2800 mcd y un máximo de 5600 mcd. La longitud de onda dominante (λ_d) está centrada en 615nm, definiendo su color rojo, con una tolerancia de ±1nm. El dispositivo presenta un ángulo de visión (φ) muy amplio de 120 grados, garantizando una buena visibilidad desde posiciones fuera del eje. La corriente directa máxima absoluta es de 70mA, y el dispositivo no está diseñado para operar con tensión inversa.

2.2 Especificaciones Térmicas y de Fiabilidad

La gestión térmica es crítica para la longevidad del LED. La resistencia térmica unión-a-soldadura (R_{th JS}) tiene dos valores: 85 K/W (típico, real) y 60 K/W (típico, eléctrico). La temperatura máxima permitida en la unión (T_J) es de 125°C, mientras que el rango de temperatura de operación (T_opr) abarca desde -40°C hasta +110°C. El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura por reflujo de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Para la protección contra descargas electrostáticas (ESD), está clasificado para 2kV (Modelo de Cuerpo Humano). La disipación de potencia (P_d) está limitada a 192 mW.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins).

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa se categoriza en una estructura de clasificación alfanumérica detallada. Los lotes van desde L1 (11.2-14 mcd) hasta lotes de alta salida como GA (18000-22400 mcd). El dispositivo específico cubierto en esta hoja de datos, basado en su valor típico de 3550 mcd, caería en el lote CA (2800-3550 mcd). Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo estrictamente controlados para aplicaciones de iluminación uniforme.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La longitud de onda dominante, que determina el color percibido, también se clasifica en lotes. Los lotes se definen mediante códigos de cuatro dígitos que representan la longitud de onda mínima y máxima en nanómetros. Por ejemplo, el lote '1215' cubre longitudes de onda de 612nm a 615nm. La longitud de onda típica de 615nm del dispositivo lo sitúa en el lote '1518' (615-618 nm) o potencialmente en el lote '1215', dependiendo del lote de producción específico. Esta clasificación precisa es crucial para aplicaciones que requieren puntos de color específicos o mezcla de colores.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

El gráfico proporcionado muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa a 25°C. La curva es característica de un diodo, mostrando un aumento exponencial de la corriente una vez que la tensión directa supera un umbral (alrededor de 1.7V para este LED). Esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente y garantizar una operación estable.

4.2 Características Térmicas

Varios gráficos ilustran la variación del rendimiento con la temperatura. Elgráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, un comportamiento típico de los LED. Elgráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unióndemuestra que V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo linealmente con el aumento de la temperatura. Losgráficos de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de UniónyLongitud de Onda Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestran un ligero desplazamiento en la longitud de onda (típicamente unos pocos nanómetros) con la temperatura, lo cual es importante para aplicaciones críticas en cuanto al color.

4.3 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

Elgráfico de Distribución Espectral Relativaconfirma la salida monocromática roja, con un pico alrededor de 615nm y muy poca emisión en otras partes del espectro. ElDiagrama Característico Típico de Radiación(no detallado completamente en el extracto) mostraría típicamente la distribución espacial de la luz, ilustrando el ángulo de visión de 120° donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo.

4.4 Derating y Capacidad de Manejo de Pulsos

LaCurva de Derating de Corriente Directaes crítica para la fiabilidad. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S). Por ejemplo, a una T_Sde 110°C, la I_Fmáxima se reduce a 55mA. Elgráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisibledefine la corriente de pulso máxima permisible no repetitiva o repetitiva para varios anchos de pulso (t_p) y ciclos de trabajo (D), lo cual es útil para atenuación por PWM o condiciones transitorias.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado estándar de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). Aunque las dimensiones mecánicas exactas (largo, ancho, alto) se referencian en la sección 7 de la hoja de datos pero no se proporcionan en el extracto, este tipo de encapsulado es ampliamente utilizado y permite el montaje automatizado pick-and-place. El dispositivo tendrá marcas claras de ánodo y cátodo para la orientación correcta en el PCB. Se proporciona un diseño recomendado de almohadilla de soldadura para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y la disipación térmica durante el reflujo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo es adecuado para procesos de soldadura por reflujo. El perfil especificado permite una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Los diseñadores deben adherirse a este perfil para evitar daños térmicos en el encapsulado plástico o el chip semiconductor. Las precauciones de uso probablemente incluyen procedimientos de manejo estándar para evitar estrés mecánico en las pistas, protección contra la humedad (Nivel MSL 2) y evitar descargas electrostáticas excesivas. Las condiciones de almacenamiento adecuadas se alinearían con el rango de temperatura de almacenamiento especificado de -40°C a +110°C en un ambiente seco.

7. Información de Embalaje y Pedido

El número de pieza para este dispositivo es 57-21R-UR0501H-AM. La información de pedido y los detalles de embalaje (por ejemplo, especificaciones de cinta y carrete, cantidad por carrete) se cubren en las secciones 6 y 10 de la hoja de datos. La estructura del número de pieza puede codificar información como el color (R para Rojo), tipo de encapsulado y posiblemente códigos de clasificación, permitiendo el pedido preciso del grado de rendimiento requerido.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es lailuminación interior automotriz. Esto incluye la retroiluminación del salpicadero, iluminación ambiental en el área de los pies, retroiluminación de botones e interruptores de control, e indicadores de estado en las consolas centrales. Su calificación AEC-Q102 y robustez ante el azufre lo hacen especialmente adecuado para el entorno hostil dentro de un vehículo, que puede implicar altas temperaturas, ciclos térmicos y exposición a gases corrosivos.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al diseñar con este LED, los ingenieros deben considerar varios factores:
1. Conducción de Corriente:Se recomienda un driver de corriente constante para mantener una salida de luz estable, ya que el brillo del LED es función de la corriente, no de la tensión. El circuito debe limitar I_Fa 50mA para operación típica y nunca exceder 70mA.
2. Gestión Térmica:El diseño del PCB debe facilitar la disipación de calor desde las almohadillas de soldadura para evitar que la temperatura de unión supere los 125°C, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente. Se aconseja utilizar el diseño de almohadilla recomendado y posiblemente vías térmicas.
3. Protección ESD:Aunque está clasificado para 2kV HBM, implementar protección ESD básica en las líneas de entrada es una buena práctica, especialmente durante el manejo y montaje.
4. Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° proporciona una emisión amplia. Para luz enfocada, pueden ser necesarias ópticas secundarias (lentes).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED estándar de grado comercial, los diferenciadores clave de este dispositivo son sus certificaciones de fiabilidad de grado automotriz. La calificación AEC-Q102 implica una serie de pruebas rigurosas para operación a alta temperatura, choque térmico, resistencia a la humedad y longevidad. La clasificación de robustez ante azufre Clase A1 indica una resistencia superior a atmósferas que contienen azufre, que es un modo de fallo común en entornos automotrices debido a ciertos compuestos de caucho y lubricantes. El amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +110°C) supera al de los LED de consumo típicos, garantizando la funcionalidad en todas las condiciones climáticas que un vehículo puede encontrar.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 3.3V?
R: No. La tensión directa típica es de 2.2V, pero puede ser tan baja como 1.75V. Conectarlo directamente a una fuente de 3.3V sin una resistencia limitadora de corriente o un driver causaría un flujo de corriente excesivo, potencialmente superando la especificación máxima absoluta de 70mA y destruyendo el LED. Es obligatorio un resistor en serie o un driver de corriente constante.

P: ¿Cómo cambia la salida de luz si lo conduzco a 30mA en lugar de 50mA?
R: Consultando elgráfico de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa, la salida no es proporcional linealmente a la corriente. A 30mA, la intensidad relativa es aproximadamente 0.6 (o 60%) de su valor a 50mA. Por lo tanto, la intensidad luminosa sería aproximadamente 2130 mcd (0.6 * 3550 mcd).

P: ¿Es este LED adecuado para atenuación por PWM?
R: Sí, los LED son ideales para atenuación por PWM. Se debe consultar elgráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisiblepara asegurar que la corriente de pico, el ancho de pulso y el ciclo de trabajo elegidos estén dentro de los límites de operación segura. Típicamente, para frecuencias de atenuación superiores a 100Hz, el gráfico permite corrientes de pulso más altas que el máximo en DC, pero la potencia promedio aún debe gestionarse.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de Retroiluminación para Interruptor Automotriz.Un diseñador necesita iluminar una fila de 5 interruptores de botón en una consola central. Cada interruptor requiere una iluminación roja uniforme y de bajo nivel. El diseñador selecciona este LED por su fiabilidad. Utilizando una alimentación automotriz de 12V, se diseña un circuito donde cada LED es conducido por un regulador de corriente constante dedicado ajustado a 50mA. Los LED se colocan en el PCB detrás de una guía de luz para distribuir el haz de 120° uniformemente a través del icono del interruptor. El análisis térmico confirma que en la peor temperatura de cabina de 85°C, la temperatura de la almohadilla de soldadura permanece por debajo de 100°C, manteniendo la corriente directa dentro del límite de derating del gráfico, asegurando así la fiabilidad a largo plazo.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz mediante electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda prohibida (bandgap) de los materiales semiconductores utilizados en la construcción del chip LED. En este LED rojo, típicamente se utilizan materiales como Arseniuro de Galio y Aluminio (AlGaAs) o compuestos similares para producir fotones con una longitud de onda alrededor de 615nm, que el ojo humano percibe como rojo.

13. Tendencias y Evolución Tecnológica

La tendencia en la iluminación LED automotriz es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), lo que reduce el consumo de energía y la carga térmica. También hay un movimiento hacia tamaños de encapsulado más pequeños con mayor densidad de potencia, permitiendo diseños más compactos y estilizados. Además, la integración de electrónica de control directamente con el encapsulado LED (por ejemplo, drivers LED, circuitos de protección) se está volviendo más común, simplificando el diseño del sistema para los ingenieros. La demanda de gamas de color aún más amplias e índices de reproducción cromática (IRC) más altos para la iluminación ambiental interior también está impulsando avances en la tecnología de fósforos y diseños multichip, aunque este dispositivo en particular es un LED rojo monocromático. Los estándares de fiabilidad continúan evolucionando, con requisitos de vida útil más larga y pruebas para nuevos factores de estrés ambiental.