LED Blanco 3.5x2.8x1.84mm, 3.1V, 30mA, 91mW - Especificación de Paquete PLCC2

1. Resumen del Producto

Este LED blanco se fabrica utilizando un chip azul combinado con fósforo para producir luz blanca. Está alojado en un paquete PLCC2 compacto que mide 3.50 mm x 2.80 mm x 1.84 mm (largo x ancho x alto). El dispositivo está diseñado para aplicaciones de iluminación general, particularmente iluminación interior automotriz e interruptores, y cumple con las pautas de prueba de estrés AEC-Q101 para semiconductores discretos de grado automotriz. Las características clave incluyen un ángulo de visión extremadamente amplio, idoneidad para todos los procesos de montaje SMT y soldadura, y disponibilidad en embalaje en cinta y carrete. El nivel de sensibilidad a la humedad es Nivel 2 según los estándares JEDEC, y el componente cumple con los requisitos RoHS y REACH.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas y Eléctricas (Ts=25°C)

Con una corriente de prueba de 3mA, la tensión directa (VF) varía de 2.5V a 3.1V, con valores típicos alrededor de 2.7V a 3.1V. La corriente inversa (IR) a VR=5V es de máximo 10 µA, lo que garantiza baja fuga. La intensidad luminosa (IV) a 3mA está entre 23 mcd y 53 mcd, dependiendo del bin. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 120 grados, proporcionando una amplia dispersión de luz. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (RTHJ-S) está clasificada en 300 °C/W máximo.

2.2 Clasificaciones Máximas Absolutas

El dispositivo puede soportar una disipación de potencia (PD) de hasta 91 mW. La corriente directa continua máxima es de 30 mA, mientras que la corriente directa pico (ciclo de trabajo 1/10, pulso de 10ms) puede alcanzar 100 mA. La tensión inversa se limita a 5V. La resistencia a descargas electrostáticas (HBM) es de 2000V. Los rangos de temperatura de operación y almacenamiento son ambos de -40°C a +100°C, con una temperatura máxima de unión de 120°C. Los diseñadores deben asegurarse de que la disipación de potencia no exceda la clasificación máxima absoluta, y la corriente debe limitarse utilizando resistencias apropiadas para evitar el descontrol térmico.

3. Sistema de Binning

3.1 Bins de Tensión Directa e Intensidad Luminosa (IF=3mA)

El LED se clasifica en bins por tensión directa e intensidad luminosa. Los bins de tensión incluyen E2 (2.5-2.6V), F1 (2.6-2.7V), F2 (2.7-2.8V), G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V). Los bins de intensidad luminosa son C20 (23-28 mcd), D10 (28-35 mcd), D20 (35-43 mcd), E10 (43-53 mcd). Este binning permite a los clientes seleccionar LEDs con rendimiento eléctrico y óptico consistente para sus aplicaciones específicas.

3.2 Binning Cromático

El LED también se clasifica en bins por coordenadas de color basadas en el diagrama cromático CIE 1931 (x,y). Se definen cuatro bins principales: M02, M03, P02, P03. Cada bin tiene una región rectangular en el diagrama cromático, lo que garantiza la consistencia del color. Por ejemplo, M02 cubre x=0.2766-0.2866, y=0.2397-0.2477; M03 cubre x=0.2857-0.2957, y=0.2557-0.2637; P02 cubre x=0.2674-0.2820, y=0.2317-0.2397; P03 cubre x=0.2766-0.2911, y=0.2477-0.2557. Estos bins corresponden a luz blanca con temperaturas de color correlacionadas en el rango de blanco cálido a blanco neutro.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa (Curva IV)

La característica típica de tensión directa vs. corriente directa (Fig. 1-7) muestra un aumento exponencial: a 2.5V la corriente es casi cero, subiendo a aproximadamente 5mA a 2.7V, 15mA a 2.9V y 30mA a 3.1V. Esta curva es esencial para diseñar circuitos de excitación, ya que pequeñas variaciones de tensión provocan grandes cambios de corriente. Se recomienda una resistencia en serie para la regulación de corriente.

4.2 Intensidad Relativa vs. Corriente Directa

La intensidad luminosa relativa aumenta con la corriente directa de forma sublineal (Fig. 1-8). A 3mA, la intensidad es aproximadamente 100%; a 1mA cae a alrededor del 40%; a 5mA alcanza alrededor del 170%. Operar a corrientes más altas aumenta el brillo pero también genera más calor, por lo que la gestión térmica es crítica.

4.3 Dependencia de la Temperatura

Las figuras 1-9 a 1-11 muestran el efecto de la temperatura de soldadura (Ts) en el rendimiento. La intensidad relativa disminuye ligeramente al aumentar la temperatura: a 100°C, la intensidad cae a aproximadamente el 90% del valor a 25°C. La corriente directa máxima debe reducirse a medida que aumenta la temperatura. La tensión directa también disminuye con la temperatura (aproximadamente -2mV/°C), lo que afecta el consumo de energía. El cambio de color con la temperatura (Fig. 1-13) muestra un leve movimiento en el diagrama cromático; la coordenada x aumenta aproximadamente 0.005 y la y disminuye aproximadamente 0.005 desde 25°C hasta 105°C.

4.4 Patrón de Radiación

El diagrama de radiación (Fig. 1-12) indica un patrón de emisión casi Lambertiano con una intensidad relativa que cae al 50% a aproximadamente ±60°, confirmando el ángulo de visión de 120°. Esta amplia distribución es ideal para aplicaciones que requieren iluminación uniforme en un área extensa.

4.5 Espectro

El espectro (Fig. 1-14) muestra un pico azul alrededor de 450nm del chip InGaN y un pico ancho amarillo de fósforo centrado cerca de 550nm, resultando en emisión de luz blanca. La distribución espectral cubre 400-700nm.

5. Información Mecánica y de Embalaje

5.1 Dimensiones del Paquete

El paquete del LED mide 3.50 mm de largo, 2.80 mm de ancho y 1.84 mm de alto (vista superior). La vista inferior muestra un pad de ánodo central (2.50 mm x 2.18 mm) y un pad de cátodo (0.75 mm x 2.00 mm). La marca de polaridad está indicada en el paquete. El patrón de soldadura recomendado (land pattern) tiene dimensiones: 2.40 mm x 1.25 mm para el cátodo, 4.45 mm x 2.40 mm en total. Las tolerancias son ±0.2 mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Embalaje en Cinta y Carrete

Los LEDs se embalan en cinta portadora con un paso de 8 mm, 2000 piezas por carrete. Dimensiones del carrete: diámetro 178±1 mm, ancho 60±1 mm, diámetro del cubo 13.0±0.5 mm. La cinta tiene una marca de polaridad y una cinta de cobertura superior. El etiquetado incluye número de pieza, número de especificación, número de lote, código de bin, flujo luminoso (o intensidad), bin cromático, tensión directa, código de longitud de onda, cantidad y código de fecha.

5.3 Embalaje de Barrera contra la Humedad

Los carretes se colocan en bolsas de barrera contra la humedad con un indicador de humedad y desecante. Después de abrir, los LEDs deben usarse dentro de las 24 horas si se almacenan a ≤30°C/≤60%HR. Si el almacenamiento excede el tiempo recomendado, se requiere horneado a 60±5°C durante >24 horas.

6. Pautas de Soldadura

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El perfil de reflujo recomendado (Fig. 3-1, Tabla 3-1) especifica: tasa de rampa promedio ≤3°C/s; precalentamiento de 150°C a 200°C durante 60-120 s; tiempo por encima de 217°C (TL) máximo 60 s; temperatura pico (TP) 260°C durante máximo 10 s; tasa de enfriamiento ≤6°C/s. Tiempo total desde 25°C hasta el pico máximo 8 minutos. Solo se permiten dos ciclos de reflujo; si hay más de 24 horas entre ciclos, se requiere horneado antes del segundo reflujo.

6.2 Soldadura Manual y Reparación

Soldadura manual: temperatura del hierro<300°C, tiempo<3 s, una sola vez. No se recomienda la reparación después del reflujo, pero si es necesario, use un hierro de doble cabeza. Evite el estrés mecánico sobre el encapsulado de silicona durante el calentamiento.

6.3 Consideraciones Especiales

El encapsulado del LED es de silicona, que es blanda. Evite presión excesiva sobre la superficie superior durante la recogida y colocación. No monte en PCB onduladas ni doble la placa después de la soldadura. No aplique fuerza ni vibración durante el enfriamiento. No se permite el enfriamiento rápido después del reflujo.

7. Información de Pedido y Almacenamiento

7.1 Cantidad de Embalaje

La cantidad estándar de embalaje es de 2000 piezas por carrete. Para volúmenes mayores, los carretes se empaquetan en cajas de cartón. El etiquetado sigue el formato que se muestra en la hoja de datos.

7.2 Condiciones de Almacenamiento

Bolsas de barrera contra la humedad sin abrir: temperatura ≤30°C, humedad ≤75%, vida útil de 1 año desde la fecha de fabricación. Después de abrir: uso recomendado dentro de las 24 horas a ≤30°C/≤60%HR. Si no se usa dentro de las 24 horas, hornee a 60±5°C durante >24 horas antes de usar. El desecante debe permanecer azul; si se ha desvanecido, se requiere horneado.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

Este LED blanco es ideal para iluminación interior automotriz como luces de techo, luces de mapa, iluminación ambiental y retroiluminación de tableros. También es adecuado para interruptores e indicadores en electrónica automotriz y de consumo. El amplio ángulo de visión y el tamaño compacto lo hacen versátil para diseños con espacio limitado.

8.2 Consideraciones de Diseño

La gestión térmica es crítica: se debe usar un pad de PCB y un disipador de calor adecuados para mantener la temperatura de unión ≤120°C. Use resistencias limitadoras de corriente; no exceda 30 mA de corriente directa continua. Para aplicaciones de pulso, limite la corriente pico a 100 mA con un ciclo de trabajo del 10%. Se requieren medidas de protección ESD ya que el dispositivo puede dañarse con descargas >2000V (HBM). Evite exponer el LED a ambientes con azufre >100 ppm o halógenos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, total<1500 ppm) para evitar corrosión o decoloración. Se recomienda limpieza con alcohol isopropílico; la limpieza por ultrasonido puede dañar el LED.

9. Comparación Técnica

En comparación con LEDs blancos PLCC2 similares, este dispositivo ofrece calificación AEC-Q101, garantizando confiabilidad para aplicaciones automotrices. El amplio ángulo de visión (120°) proporciona una mejor distribución de la luz que los LEDs de ángulo más estrecho. Las opciones de binning para tensión, intensidad y color permiten un ajuste de tolerancia estrecho. La temperatura máxima de operación de 100°C (ambiente) y 120°C de unión es competitiva. Sin embargo, la intensidad luminosa relativamente baja (máx. 53 mcd a 3 mA) puede requerir múltiples dispositivos para necesidades de mayor brillo. La altura del paquete de 1.84 mm es un poco más alta que algunos LEDs ultrafinos, pero aún así es adecuada para la mayoría de los diseños.

10. Preguntas Frecuentes

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente de 3.3V?
R: No directamente; debe usar una resistencia en serie. A 3.3V, la tensión directa podría ser tan baja como 2.5V, lo que provocaría una corriente excesiva. Calcule el valor de la resistencia: R = (Vfuente - VF) / I. Para 30 mA, suponiendo VF=2.7V, R = (3.3-2.7)/0.03 = 20 Ω. Use el valor estándar más cercano y verifique la disipación de potencia.

P: ¿Cuál es la temperatura de color típica?
R: Según los bins cromáticos, la temperatura de color varía de aproximadamente 3000K a 5000K dependiendo del bin. Por ejemplo, los bins M02 y M03 corresponden a blanco cálido, mientras que P02 y P03 son ligeramente más fríos. La CCT exacta se puede calcular a partir de las coordenadas xy usando fórmulas de aproximación.

P: ¿Cómo manejo múltiples LEDs en serie o paralelo?
R: Al conectar en serie, las tensiones directas se suman; asegúrese de que la tensión total disponible sea suficiente. Para ramas en paralelo, cada LED debe tener su propia resistencia en serie para equilibrar la corriente. Se debe considerar la distribución térmica.

P: ¿Es este LED adecuado para uso en exteriores?
R: El rango de temperatura de operación es de -40 a +100°C, que cubre la mayoría de los entornos interiores y automotrices. Sin embargo, el paquete no está estabilizado contra rayos UV y puede sufrir degradación si se expone a la luz solar directa. Para aplicaciones en exteriores, puede ser necesaria protección adicional (por ejemplo, recubrimiento conformado).

11. Ejemplos Prácticos de Uso

Ejemplo 1: Luz de Techo Automotriz
Una luz de techo requiere iluminación uniforme. Usando 6 de estos LEDs blancos dispuestos en un arreglo circular, cada uno excitado a 20 mA, proporciona suficiente brillo para iluminación interior. El amplio ángulo de visión garantiza que no haya puntos oscuros. Se puede agregar una lente para difundir aún más la luz. Los LEDs se sueldan sobre un PCB de aluminio para disipación de calor.

Ejemplo 2: Retroiluminación de Pulsadores
Para un interruptor, se coloca un LED detrás del botón. Operando a 3 mA, proporciona aproximadamente 30 mcd, suficiente para un indicador pequeño. El LED se monta en superficie sobre el PCB, y una guía de luz dirige la luz al botón. La baja corriente minimiza la generación de calor.

12. Principio de Funcionamiento

El LED blanco funciona según el principio de conversión de fósforo. Un chip LED azul InGaN/GaN emite luz azul alrededor de 450 nm. Esta luz azul excita un fósforo de emisión amarilla (típicamente YAG:Ce), que convierte parte de la luz azul en una emisión amarilla amplia. La combinación de luz azul restante y amarilla aparece como blanca al ojo humano. La temperatura de color exacta está determinada por la composición y concentración del fósforo. El LED se excita con una corriente directa, que inyecta electrones y huecos en la región activa, recombinándose para producir fotones.

13. Tendencias de Desarrollo

La tendencia en LEDs blancos para iluminación automotriz y general es hacia una mayor eficacia (lm/W) y mejor reproducción cromática. Futuras iteraciones de este paquete PLCC2 pueden usar fósforos más eficientes con bandas de emisión más estrechas para lograr mayor eficacia y mejor calidad de color. Además, se espera la integración con sistemas de excitación inteligente y color sintonizable. La calificación AEC-Q101 indica un impulso hacia una mayor confiabilidad para entornos hostiles. La miniaturización continúa, con paquetes más delgados y huellas más pequeñas. Sin embargo, la gestión térmica sigue siendo un desafío clave a medida que aumentan las densidades de potencia.