Hoja de Datos de LED Azul Cielo PLCC-2 - Paquete 3.2x2.8x1.9mm - Voltaje 3.1V - Potencia 0.075W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un LED de alta luminosidad, color azul cielo, en un encapsulado de montaje superficial PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en entornos exigentes, destacando por su amplio ángulo de visión de 120 grados y una intensidad luminosa típica de 200 milicandelas (mcd) con una corriente de accionamiento estándar de 10mA. Su objetivo principal de diseño son las aplicaciones de iluminación interior automotriz, donde la uniformidad del color, la durabilidad y el cumplimiento de los estándares de la industria son primordiales. El LED está calificado según el estándar AEC-Q101 para componentes de grado automotriz y cumple con las directivas medioambientales RoHS y REACH.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Fiabilidad:Calificado según AEC-Q101 para uso automotriz, garantizando el rendimiento bajo condiciones severas de temperatura y vibración.
• Color Consistente:Coordenadas de cromaticidad (0.16, 0.08) estrictamente controladas para una apariencia uniforme de azul cielo en todos los lotes de producción.
• Amplio Ángulo de Visión:Patrón de emisión de 120 grados, ideal para iluminación de áreas y aplicaciones indicadoras donde se requiere visibilidad desde múltiples ángulos.
• Robusta Protección contra ESD:Clasificación ESD de 8kV según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM), que mejora la robustez durante el manejo y el montaje.
• Cumplimiento Ambiental:Cumple con los requisitos RoHS y REACH, libre de sustancias peligrosas.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona un desglose detallado de las principales características eléctricas, ópticas y térmicas del LED.

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

La tabla siguiente enumera los valores mínimos garantizados, típicos y máximos para los parámetros críticos medidos en condiciones de prueba estándar (T_s=25°C, I_F=10mA salvo que se indique lo contrario).

• Corriente Directa (I_F):La corriente de operación recomendada es de 10mA, con un valor máximo absoluto de 20mA. Se requiere una corriente mínima de 2mA para el funcionamiento.
• Intensidad Luminosa (I_V):La salida típica es de 200 mcd, con un rango especificado desde 112 mcd (Mín.) hasta 450 mcd (Máx.). La salida real se clasifica en lotes (binning), como se detalla en la Sección 4.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 3.1V, con un rango de 2.75V a 3.75V a 10mA. Este parámetro tiene una tolerancia de medición de ±0.05V.
• Ángulo de Visión (2φ_1/2):Se define como el ángulo total donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo. Este LED tiene un ángulo de visión nominal de 120 grados con una tolerancia de ±5 grados.
• Coordenadas de Cromaticidad (CIE x, y):El punto de color típico es x=0.16, y=0.08, con una tolerancia ajustada de ±0.005 para garantizar la consistencia del color.

2.2 Características Térmicas

Una gestión térmica eficaz es crucial para la longevidad y la estabilidad del rendimiento del LED.

• Resistencia Térmica (R_thJS):Se proporcionan dos valores: una medición eléctrica de 100 K/W y un valor real (medido) de 130 K/W. Para un diseño térmico preciso, debe utilizarse el valor real más alto.
• Disipación de Potencia (P_d):La disipación de potencia máxima permitida es de 75 mW.
• Temperatura de Unión (T_J):La temperatura máxima permisible de la unión es de 125°C.
• Rango de Temperatura de Operación (T_opr):El LED está clasificado para operar desde -40°C hasta +110°C, adecuado para entornos automotrices.

3. Límites Absolutos Máximos

Tensiones que superen estos límites pueden causar daños permanentes. El dispositivo no está diseñado para operar con voltaje inverso.

• Corriente Directa (I_F): 20 mA (CC)
• Corriente de Pico (I_FM): 300 mA (t_p≤ 10μs, Ciclo de Trabajo 0.005)
• Voltaje Inverso (V_R): No diseñado para operación inversa
• Temperatura de Unión (T_J): 125°C
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg): -40°C a +110°C
• Sensibilidad ESD (HBM): 8 kV
• Temperatura de Soldadura por Reflujo: 260°C de pico durante un máximo de 30 segundos

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varios gráficos que ilustran el comportamiento del LED bajo distintas condiciones.

4.1 Distribución Espectral y de Radiación

Elgráfico de Distribución Espectral Relativamuestra que el LED emite en la región de longitud de onda azul, centrada aproximadamente en 470-490nm, lo que define su color azul cielo. ElDiagrama Típico de Características de Radiaciónconfirma visualmente el patrón de emisión de tipo Lambertiano que resulta en el ángulo de visión de 120 grados.

4.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Este gráfico muestra la relación exponencial típica de los diodos. El voltaje directo aumenta con la corriente. Los diseñadores utilizan esto para calcular los valores de la resistencia en serie o los requisitos del driver para alcanzar el punto de operación deseado (ej., 10mA a ~3.1V).

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

La salida de luz es casi lineal con la corriente en el rango de 0-20mA. Accionar el LED por encima de 10mA produce un brillo proporcionalmente mayor, pero aumenta la disipación de potencia y la temperatura de unión, lo que debe gestionarse.

4.4 Dependencia de la Temperatura

Dos gráficos clave ilustran los efectos de la temperatura:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión:La salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. A la temperatura máxima de unión de 125°C, la salida es aproximadamente del 40-50% de su valor a 25°C.
• Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Unión:El voltaje directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo aproximadamente 2mV/°C. Esto puede utilizarse para monitorizar la temperatura de unión en algunas aplicaciones.
• Desviación de Cromaticidad vs. Temperatura de Unión:Las coordenadas de color (x, y) se desplazan ligeramente con la temperatura, pero el cambio es mínimo dentro del rango de operación, como muestran los pequeños valores Δ en el gráfico.

4.5 Desclasificación y Manejo de Pulsos

LaCurva de Desclasificación de Corriente Directaobliga a reducir la corriente directa continua máxima permitida a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura. A la temperatura máxima ambiente/de soldadura de 110°C, la corriente debe limitarse a 20mA. Elgráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisiblemuestra que se pueden aplicar corrientes de pico mucho más altas (hasta 300mA) durante anchos de pulso muy cortos (≤10μs) y con ciclos de trabajo bajos, útil para aplicaciones de multiplexación o estroboscópicas.

5. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones de producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según su intensidad luminosa.

5.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

El dispositivo utiliza un código alfanumérico de clasificación (ej., R1, R2, S1). Cada lote cubre un rango específico de intensidad luminosa mínima a máxima, medida en milicandelas (mcd). Para este producto, los lotes de salida posibles están resaltados y van desde R1 (112-140 mcd) hasta T2 (355-450 mcd). El valor típico de 200 mcd se encuentra dentro de los lotes S1 (180-224 mcd) o S2 (224-280 mcd). Los diseñadores deben especificar el lote requerido o estar preparados para variaciones de intensidad dentro del rango resaltado.

5.2 Clasificación por Color

Se hace referencia a una estructura estándar de lote de color azul cielo, asegurando que todas las unidades caigan dentro de la caja de tolerancia especificada CIE (0.16, 0.08) ±0.005 en el diagrama de cromaticidad. Este control estricto es esencial para aplicaciones que requieren coincidencia de color entre múltiples LED.

6. Información Mecánica y del Paquete

6.1 Dimensiones del Paquete

El LED está alojado en un paquete estándar de montaje superficial PLCC-2. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm x 2.8mm y una altura de 1.9mm. Se deben consultar los planos mecánicos detallados para conocer las tolerancias exactas y el diseño del patrón de soldadura.

6.2 Identificación de Polaridad

El paquete PLCC-2 tiene un indicador de polaridad incorporado, típicamente una muesca o una esquina biselada en el lado del cátodo (-). La orientación correcta es crítica durante el montaje.

6.3 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona una recomendación de patrón de soldadura para garantizar una soldadura fiable y una estabilidad mecánica adecuada. Seguir esta huella es esencial para lograr una buena formación de la junta de soldadura durante el reflujo y evitar el efecto "tombstoning".

7. Directrices de Soldadura y Montaje

7.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con procesos estándar de reflujo por infrarrojos o convección. El perfil especificado incluye una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. El tiempo por encima de 220°C debe controlarse. Cumplir este perfil previene daños térmicos en el paquete plástico y el chip semiconductor.

7.2 Precauciones de Uso

• Manejo ESD:Utilice precauciones estándar contra ESD durante el manejo y montaje debido a la clasificación de 8kV HBM.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice disolventes compatibles que no dañen la lente plástica.
• Limitación de Corriente:Siempre opere el LED con una resistencia en serie o un driver de corriente constante para evitar superar la corriente directa máxima, especialmente considerando el coeficiente de temperatura negativo de V_F.

8. Embalaje e Información de Pedido

Los LED se suministran en cinta y carrete para montaje automatizado. Se utilizan cantidades estándar por carrete (ej., 2000 o 4000 piezas por carrete). El número de pieza67-11-SB0100L-AMcodifica atributos clave: probablemente el paquete (67), el color (SB para Azul Cielo) y el lote de rendimiento específico. Los diseñadores deben consultar la información detallada de pedido para seleccionar el lote de intensidad luminosa correcto para su aplicación.

9. Sugerencias de Aplicación

9.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Iluminación Interior Automotriz:Iluminación trasera del salpicadero, iluminación de interruptores, luces de pasos de rueda e iluminación ambiental. La calificación AEC-Q101 y el amplio rango de temperatura lo hacen ideal.
• Electrónica de Consumo:Indicadores de estado, iluminación trasera de botones o paneles en dispositivos que requieren un indicador azul.
• Indicadores Industriales:Luces de panel o indicadores de estado en maquinaria donde se necesita una señal clara y brillante.

9.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Utilice la resistencia térmica real (130 K/W) para los cálculos. Asegúrese de que la PCB proporcione una disipación de calor adecuada, especialmente si se acciona con corrientes superiores a 10mA o en altas temperaturas ambientales. Se debe seguir la curva de desclasificación.
• Accionamiento de Corriente:Para una salida de luz estable y una larga vida útil, utilice un driver de corriente constante en lugar de una simple resistencia cuando sea posible, particularmente en entornos automotrices donde el voltaje de alimentación puede variar.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados es muy amplio. Para una iluminación focalizada, puede ser necesario un óptico secundario externo (lente).
• Selección de Lote (Bin):Para aplicaciones que requieren un brillo uniforme entre múltiples LED, especifique un lote de intensidad luminosa ajustado o implemente una calibración electrónica del brillo.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED azules genéricos, este dispositivo ofrece ventajas distintivas para aplicaciones profesionales:

• vs. LED No Automotrices:La calificación AEC-Q101 implica pruebas de estrés rigurosas para choque térmico, humedad y longevidad que los LED comerciales estándar no realizan.
• vs. LED con Ángulo de Visión Más Amplio:Un ángulo de 120 grados ofrece una excelente visibilidad fuera del eje en comparación con dispositivos de ángulo más estrecho, reduciendo el número de LED necesarios para iluminación de áreas.
• vs. LED con Tolerancia de Color Amplia:La tolerancia ajustada de ±0.005 CIE garantiza la consistencia del color, lo cual es crítico en matrices de múltiples LED donde una falta de coincidencia de color es visualmente evidente.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este LED a 20mA de forma continua?

R: Sí, pero solo si la temperatura de la almohadilla de soldadura se mantiene a 25°C o menos (según la curva de desclasificación). En una aplicación real con temperatura ambiente más alta, debe reducirse la corriente. A la temperatura máxima de operación de 110°C, la corriente no debe exceder los 20mA, que es el límite absoluto máximo.

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para una fuente de alimentación de 12V?

R: Para un V_Ftípico de 3.1V a 10mA: R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890 ohmios. Use el valor estándar más cercano (ej., 910 ohmios) y asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente: P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W (una resistencia de 1/8W o 1/4W es adecuada).

P: ¿Cómo afecta la temperatura al brillo?

R: El brillo disminuye al aumentar la temperatura de unión. Consulte el gráfico \"Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura de Unión\". Un buen diseño térmico es esencial para mantener una salida de luz estable.

P: ¿Es adecuado este LED para uso exterior automotriz?

R: Esta hoja de datos especifica aplicaciones para \"Iluminación interior automotriz\". El uso exterior típicamente requiere índices de protección (IP) más altos, especificaciones de color diferentes y, a menudo, construcciones de paquete distintas para resistir la intemperie, la exposición a UV y temperaturas más extremas. Consulte productos LED específicos de grado exterior.

12. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un panel de selector de marchas automotriz iluminado con 5 LED idénticos azul cielo.

Pasos de Diseño:

1. Diseño Eléctrico:Suponiendo un voltaje estable de 5V del módulo de control de carrocería. Objetivo I_F= 10mA para equilibrar brillo y longevidad. Calcular resistencia en serie: R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω. Usar resistencias estándar de 200Ω.

2. Análisis Térmico:Potencia por LED: P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW. Con R_thJS=130 K/W, ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C de aumento sobre el punto de soldadura. Si la temperatura máxima de la PCB del panel alcanza 85°C, T_J≈ 89°C, muy por debajo del límite de 125°C.

3. Óptica/Mecánica:Colocar los LED detrás de un panel de acrílico difusor. El ángulo de visión de 120 grados asegura una iluminación uniforme en la superficie del panel sin puntos oscuros.

4. Adquisición:Especificar el lote de intensidad luminosa requerido (ej., S1 o S2) para asegurar que los 5 LED tengan un brillo coincidente. Pedir en cinta y carrete para montaje automatizado.

13. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz (LED) semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su voltaje de banda prohibida (aproximadamente 3.1V para este LED azul), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales InGaN para la emisión azul). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas semiconductoras determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. El paquete plástico PLCC encapsula el chip, proporciona protección mecánica, incorpora una lente moldeada que da forma a la salida de luz en un patrón de 120 grados y aloja el marco de conexión para la conexión eléctrica.

14. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED como este forma parte de tendencias más amplias en optoelectrónica:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LED azules y de otros colores, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Miniaturización:Si bien PLCC-2 es un paquete estándar, existe una tendencia hacia paquetes más pequeños a escala de chip (CSP) para aplicaciones de alta densidad, aunque a menudo a expensas del rendimiento térmico y la facilidad de manejo.
• Fiabilidad Mejorada:Estándares como AEC-Q101 continúan evolucionando, impulsando una mayor vida útil y rendimiento bajo condiciones aún más extremas para los mercados automotriz e industrial.
• Soluciones Integradas:Una tendencia creciente es la integración del chip LED, el circuito integrado driver y la lógica de control en paquetes modulares inteligentes únicos, simplificando el diseño para los usuarios finales.

Este LED en particular representa una solución madura y altamente fiable, optimizada para un conjunto específico de aplicaciones exigentes, equilibrando rendimiento, coste y capacidad de fabricación.