LED Naranja PLCC2 2.2x1.4x1.3mm - Tensión Directa 1.8V - Potencia 69mW - Longitud de Onda Dominante 605nm - Hoja de Datos Técnicos en Español

1. Resumen del Producto

El RF-AURB14TS-AA-B es un LED de montaje superficial de alto rendimiento en encapsulado PLCC2, diseñado para aplicaciones exigentes automotrices e industriales. El dispositivo utiliza tecnología epitaxial avanzada de AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) sobre un sustrato para generar luz naranja saturada con una longitud de onda dominante centrada en 605 nm. El encapsulado compacto mide 2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm, lo que lo hace adecuado para diseños con espacio limitado, proporcionando una excelente disipación térmica a través de la almohadilla térmica inferior.

Las características clave incluyen un ángulo de visión extremadamente amplio de 120°, compatibilidad con todos los procesos de ensamblaje SMT y cumplimiento con las directivas RoHS y REACH. El plan de pruebas de calificación del producto se basa en la prueba de esfuerzo AEC-Q101 para semiconductores discretos de grado automotriz, lo que garantiza una robustez confiable en condiciones adversas. El nivel de sensibilidad a la humedad está clasificado como Nivel 2, lo que requiere un manejo cuidadoso después de abrir el embalaje sellado.

1.1 Características

• Encapsulado estándar PLCC2 para fácil colocación y extracción
• Ángulo de visión extremadamente amplio de 120° para una distribución uniforme de la luz
• Adecuado para todos los procesos de ensamblaje y soldadura SMT (reflujo, ola, soldadura manual)
• Disponible en cinta y carrete para fabricación automatizada
• Nivel de sensibilidad a la humedad: Nivel 2 (según J-STD-033)
• Cumple con las normas ambientales RoHS y REACH
• Calificado según AEC-Q101 para aplicaciones automotrices

1.2 Aplicaciones

Aplicación principal: iluminación interior automotriz, incluidos indicadores del tablero, retroiluminación del sistema de infoentretenimiento, tiras de iluminación ambiental e iluminación de botones. El ángulo de visión amplio y la alta intensidad luminosa (hasta 120 mcd a 5 mA) garantizan una excelente visibilidad y atractivo estético en las cabinas de los vehículos.

2. Parámetros Técnicos

Todas las características eléctricas y ópticas se miden a una temperatura de soldadura de 25°C, a menos que se indique lo contrario. El LED está diseñado para funcionar con una corriente directa de 5 mA para aplicaciones típicas, con un valor máximo absoluto de 30 mA en CC.

La tensión directa de este LED es relativamente baja en comparación con tecnologías competidoras, con un valor típico de 1.8 V a 5 mA. Este bajo voltaje permite la alimentación directa desde rieles de baja tensión y reduce la disipación de potencia en el propio LED. La corriente inversa se limita a 10 µA con polarización inversa de 5 V, lo que garantiza una fuga insignificante en condiciones de polaridad inversa.

La intensidad luminosa se clasifica en grupos de 65 a 120 mcd a 5 mA, proporcionando tres grados de intensidad (F1, F2, G1). La longitud de onda dominante se controla estrictamente dentro de un rango de 7.5 nm (602.5–610 nm), con un centro en 605 nm, correspondiente a un tono naranja saturado. El amplio ángulo de visión de 120° hace que el LED sea ideal para aplicaciones que requieren iluminación de áreas grandes sin puntos calientes.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos nunca deben excederse durante la operación. El LED puede manejar una corriente directa de pico de 100 mA con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10 ms, lo que es útil para esquemas de accionamiento multiplexado. El límite de temperatura de unión de 120°C requiere una gestión térmica adecuada; la resistencia térmica (unión a almohadilla de soldadura) se especifica como máximo 300°C/W, por lo que para una disipación de potencia de 69 mW, el aumento de temperatura sobre el punto de soldadura es de aproximadamente 20.7°C. Esto permite que el LED funcione de manera segura incluso bajo temperaturas ambiente elevadas de hasta 100°C.

3. Sistema de Clasificación por Tensión Directa, Intensidad Luminosa y Longitud de Onda Dominante

Para garantizar un rendimiento óptico y eléctrico consistente, este LED se clasifica en grupos según la tensión directa, la intensidad luminosa y la longitud de onda dominante. El sistema de clasificación permite a los clientes seleccionar dispositivos con características estrechamente emparejadas para una iluminación uniforme en aplicaciones con múltiples LED.

3.1 Grupos de Tensión Directa (a IF=5mA)

La tensión directa se divide en seis grupos: A2 (1.7–1.8 V), B1 (1.8–1.9 V), B2 (1.9–2.0 V), C1 (2.0–2.1 V), C2 (2.1–2.2 V) y D1 (2.2–2.3 V). La tensión típica de 1.8 V se encuentra en el grupo B1. La elección de un grupo de tensión estrecho reduce la variación en la distribución de corriente cuando los LED se conectan en paralelo.

3.2 Grupos de Intensidad Luminosa (a IF=5mA)

Se definen tres grupos de intensidad: F1 (65–80 mcd), F2 (80–100 mcd) y G1 (100–120 mcd). El valor típico de 100 mcd está en el límite entre F2 y G1. Para obtener el máximo brillo, seleccione G1; para aplicaciones sensibles al costo, F1 puede ser suficiente.

3.3 Grupos de Longitud de Onda Dominante (a IF=5mA)

Tres grupos de longitud de onda cubren el espectro naranja: A2 (602.5–605 nm), B1 (605–607.5 nm) y B2 (607.5–610 nm). El valor típico de 605 nm es el límite inferior del grupo B1. El control estricto de la longitud de onda garantiza la consistencia del color en todos los lotes de producción.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas típicas de características ópticas proporcionadas en la hoja de datos ofrecen información sobre el comportamiento del LED en diversas condiciones de operación. Comprender estas curvas es fundamental para el diseño adecuado del circuito y la gestión térmica.

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

La Figura 1-6 muestra la relación exponencial típica de los LED. A 1.5 V, la corriente es insignificante; a 1.7 V, la corriente aumenta bruscamente a aproximadamente 2 mA; a 1.9 V, la corriente alcanza aproximadamente 10 mA. Esta pendiente pronunciada enfatiza la necesidad de regulación de corriente en lugar de control por tensión. Un pequeño cambio en la tensión (0.2 V) puede causar un cambio quíntuple en la corriente, superando potencialmente el valor máximo absoluto.

4.2 Corriente Directa vs. Intensidad Relativa

La Figura 1-7 ilustra la relación casi lineal entre la corriente directa y la salida de luz relativa hasta 8 mA. Duplicar la corriente de 2 mA a 4 mA aproximadamente duplica la salida de luz. Más allá de 5 mA, la curva comienza a saturarse ligeramente, lo que indica que la máxima eficiencia ocurre a corrientes moderadas.

4.3 Efectos de la Temperatura en la Salida de Luz y la Tensión Directa

La Figura 1-8 muestra que a medida que la temperatura de soldadura aumenta desde temperatura ambiente hasta 120°C, el flujo luminoso relativo disminuye aproximadamente un 40%. Esta caída térmica es típica de los LED de AlGaInP y debe tenerse en cuenta en entornos de alta temperatura, como los interiores automotrices. La Figura 1-10 indica que la tensión directa disminuye linealmente con la temperatura (aproximadamente -2 mV/°C). Este coeficiente de temperatura negativo ayuda a reducir la disipación de potencia a altas temperaturas, pero también requiere una limitación cuidadosa de la corriente.

4.4 Corriente Directa Máxima vs. Temperatura de Soldadura

La Figura 1-9 proporciona una curva de reducción: a una temperatura de soldadura de 25°C, la corriente directa máxima es de 30 mA; a 100°C, se reduce a aproximadamente 12 mA. Esta reducción asegura que la temperatura de unión nunca supere los 120°C. Los diseñadores deben usar esta curva para determinar la corriente de operación segura a la temperatura ambiente esperada.

4.5 Patrón de Radiación y Espectro

El diagrama de radiación (Figura 1-11) confirma un patrón de emisión lambertiano amplio con un ángulo de media potencia de ±60°. El espectro (Figura 1-13) muestra un pico de emisión estrecho a aproximadamente 605 nm con un ancho total a media altura (FWHM) de aproximadamente 20 nm, proporcionando un color naranja puro.

5. Dimensiones Mecánicas y Embalaje

5.1 Contorno del Encapsulado

El encapsulado del LED es un formato PLCC2 estándar: 2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm (L×A×H). La vista superior muestra una ventana óptica rectangular; la vista lateral revela el grosor del encapsulado. La vista inferior indica dos almohadillas de ánodo/cátodo y una almohadilla térmica central. La polaridad está marcada por una muesca en el encapsulado (ver Figura 1-4). El patrón de soldadura recomendado (Figura 1-5) incluye almohadillas de cobre generosas para disipación de calor y alineación adecuada.

5.2 Embalaje en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho en carretes de 178 mm de diámetro con 3000 piezas por carrete. Las dimensiones de la cinta portadora (A0 = 1.50 mm, B0 = 2.35 mm, K0 = 1.48 mm) aseguran una retención segura en los bolsillos. El carrete tiene un diámetro de cubo de 60 mm y un grosor total de 13 mm. Cada carrete se sella en una bolsa barrera contra la humedad con desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Las condiciones de almacenamiento requieren temperatura ≤30°C y humedad ≤60% HR. Después de abrir, los LED deben usarse dentro de las 24 horas; de lo contrario, se recomienda hornear a 60±5°C durante al menos 24 horas.

6. Guía de Soldadura por Reflujo SMT

Una soldadura adecuada es esencial para mantener la confiabilidad del LED. El perfil de reflujo recomendado sigue JEDEC J-STD-020 con una temperatura máxima de 260°C. La zona de precalentamiento (150–200°C) debe durar 60–120 segundos. El tiempo por encima de 217°C no debe exceder los 60 segundos, manteniendo la temperatura máxima durante no más de 10 segundos. La velocidad de enfriamiento no debe exceder los 6°C/s. Se permiten dos ciclos de reflujo, siempre que el intervalo entre ellos sea inferior a 24 horas; de lo contrario, la sensibilidad a la humedad puede degradarse.

Se permite la soldadura manual con una temperatura de punta inferior a 300°C durante un máximo de 3 segundos por unión, y solo se permite una reparación. El trabajo de reparación con un soldador de doble punta debe verificarse para no dañar el LED. El encapsulado de silicona es blando; evite la presión mecánica sobre la lente durante la soldadura o el manejo. No deforme la PCB después de soldar y no aplique enfriamiento rápido.

7. Pruebas de Confiabilidad y Calificación

El LED ha pasado extensas pruebas de calificación basadas en los estándares AEC-Q101. La Tabla 2-3 enumera cinco pruebas clave: Reflujo (260°C, 10 seg, 2 ciclos), preacondicionamiento MSL2 (85°C/60% HR, 168 h), Choque Térmico (-40°C a 125°C, permanencia de 15 min, 1000 ciclos), Prueba de Vida (Ta=105°C, IF=5mA, 1000 h) y Prueba de Vida a Alta Temperatura y Alta Humedad (85°C/85% HR, IF=5mA, 1000 h). Todas las pruebas aceptan cero fallas en 20 muestras. Los criterios de aprobación/falla son: cambio de tensión directa ≤1.1× USL, corriente inversa ≤2.0× USL e intensidad luminosa ≥0.7× LSL.

8. Precauciones de Manejo y Consideraciones de Diseño de Aplicación

Para garantizar la confiabilidad a largo plazo, se deben observar varias precauciones de diseño y manejo:

• Control de Azufre y Halógenos:El contenido de azufre en el entorno y los materiales de contacto no debe exceder las 100 ppm. Los contenidos de bromo y cloro deben ser cada uno inferiores a 900 ppm, y su total inferior a 1500 ppm. Los compuestos orgánicos volátiles (COV) pueden penetrar el encapsulante de silicona y causar decoloración; por lo tanto, los adhesivos y materiales de relleno deben probarse para verificar la compatibilidad de desgasificación.
• Protección contra ESD:El LED está clasificado a 2000 V HBM con un rendimiento >90%, pero es obligatorio manipularlo en áreas protegidas contra ESD. Use estaciones de trabajo conectadas a tierra, ionizadores y herramientas conductoras.
• Regulación de Corriente:Use siempre una resistencia limitadora de corriente o un controlador de corriente constante. No exceda los 30 mA en CC. Bajo condiciones pulsadas, respete los límites del ciclo de trabajo.
• Gestión Térmica:Proporcione un área de cobre adecuada y vías térmicas debajo de la almohadilla del LED. La temperatura de unión debe mantenerse por debajo de 120°C. Considere la reducción de temperatura ambiente según la Figura 1-9.
• Limpieza:Si se requiere limpieza, use alcohol isopropílico. No use limpieza ultrasónica ya que puede dañar los cables de unión del LED.
• Almacenamiento:Siga las condiciones de almacenamiento para dispositivos sensibles a la humedad. Se requiere horneado si la tarjeta indicadora de humedad muestra >30% HR o si el tiempo de exposición supera las 24 horas.

9. Comparación de Tecnologías: AlGaInP vs. Otras Tecnologías LED

El RF-AURB14TS-AA-B utiliza material AlGaInP sobre un sustrato (probablemente GaAs), lo que proporciona alta eficiencia en el espectro rojo-naranja-amarillo. En comparación con los LED basados en InGaN para azul/verde, AlGaInP ofrece una tensión directa muy baja (1.8 V típico frente a 2.8–3.2 V para InGaN), lo que permite el funcionamiento directo con batería. Sin embargo, AlGaInP tiene una caída térmica mayor, por lo que la reducción de potencia es esencial. El encapsulado PLCC2 está ampliamente adoptado en aplicaciones automotrices debido a su pequeña huella y compatibilidad con el ensamblaje automatizado.

10. Caso de Estudio de Diseño: Iluminación Ambiental Interior Automotriz

Considere una tira de luz ambiental en el tablero que requiere 10 LED naranjas con brillo uniforme. Usar el grupo de intensidad G1 (100–120 mcd) y el grupo de longitud de onda B1 (605–607.5 nm) garantiza una coincidencia estrecha de color y brillo. Los LED se alimentan a 5 mA a través de un IC de corriente constante. Una resistencia en serie con cada LED compensa las variaciones de tensión directa. El análisis térmico muestra que a 5 mA y 25°C ambiente, el aumento de temperatura de unión es de solo aproximadamente 4.5°C (0.009 W × 300°C/W = 2.7°C más margen ambiente), muy dentro del rango seguro. El amplio ángulo de visión de 120° proporciona una iluminación uniforme sin puntos calientes visibles.

11. Preguntas Frecuentes

P1: ¿Puedo alimentar este LED a 20 mA directamente desde una fuente de 3.3V sin resistencia?
R: No. La tensión directa a 20 mA es de aproximadamente 2.0 V (ver curva I-V). Una fuente de 3.3 V causaría una corriente excesiva (más de 30 mA) y dañaría el LED. Use siempre una resistencia limitadora de corriente (por ejemplo, (3.3–2.0)/0.02 = 65 Ω) o un controlador de corriente constante.

P2: ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?
R: Basado en la prueba de vida AEC-Q101 a 105°C y 5 mA durante 1000 horas sin fallas, la vida útil extrapolada es típicamente >50,000 horas a temperaturas más bajas. La vida útil real depende de las condiciones de operación.

P3: ¿Puedo conectar varios LED en paralelo sin resistencias individuales?
R: No se recomienda porque las variaciones en la tensión directa provocan un desequilibrio de corriente. Si es necesaria la operación en paralelo, seleccione LED del mismo grupo de tensión y agregue pequeñas resistencias de balance (por ejemplo, 10 Ω) en cada rama.

P4: ¿Cuál es la corriente mínima para una salida de luz visible?
R: Incluso a 0.5 mA, el LED emite luz naranja detectable debido a la alta eficiencia. La corriente mínima de operación recomendada es 1 mA para garantizar un color estable.

12. Principio de Funcionamiento de los LED AlGaInP

AlGaInP es un compuesto semiconductor de banda prohibida directa del grupo III-V. La capa activa consiste en una estructura de pozo cuántico cultivada sobre un sustrato de GaAs con coincidencia de red (o con un sustrato transparente para mejorar la extracción de luz). Cuando se polariza directamente, los electrones y los huecos se recombinan radiativamente, emitiendo fotones con energía correspondiente a la banda prohibida. Ajustando las fracciones de aluminio y galio, la longitud de onda de emisión se puede sintonizar desde aproximadamente 560 nm (amarillo-verdoso) hasta 650 nm (rojo profundo). Para este LED naranja, la composición produce una longitud de onda pico alrededor de 605 nm. El sistema de materiales AlGaInP tiene alta eficiencia cuántica interna y baja resistividad, lo que resulta en una baja tensión directa.

13. Tendencias de Desarrollo en el Embalaje de LED Automotrices

La tendencia de la industria se dirige hacia encapsulados más pequeños con mayor confiabilidad y un control de color más estricto. PLCC2 sigue siendo popular para aplicaciones de potencia media, mientras que los encapsulados a escala de chip (CSP) y los encapsulados EMC están surgiendo para una mayor densidad de potencia. Sin embargo, para la iluminación interior automotriz, donde el costo y la robustez son prioridades, PLCC2 continúa siendo ampliamente adoptado. Los desarrollos futuros incluyen un mejor rendimiento térmico mediante sustratos avanzados (por ejemplo, AlN) y una clasificación de longitud de onda más ajustada para cumplir con los requisitos de sistemas con múltiples LED y una desviación de color mínima.