Hoja de Datos Técnica del LED Rojo SMD PLCC-2 G67-21S/R3C - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones técnicas de un LED de potencia media de montaje superficial (SMD) que utiliza un encapsulado PLCC-2 (Portador de Chip con Pistas Plásticas). El dispositivo está diseñado con un chip semiconductor de AlGaInP para emitir luz roja, encapsulado en una resina transparente. Se caracteriza por su factor de forma compacto, alta eficacia adecuada para su clase de potencia y un amplio ángulo de visión, lo que lo convierte en un componente versátil para diversas aplicaciones de iluminación. El producto cumple con estrictos estándares medioambientales, siendo libre de plomo (Pb-free), conforme al reglamento REACH de la UE y clasificado como libre de halógenos, con contenido de bromo y cloro por debajo de los límites especificados.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites operativos del dispositivo se definen bajo una temperatura de soldadura de referencia de 25°C. La corriente directa continua máxima (I_F) tiene una clasificación de 150 mA, con una corriente directa de pico (I_FP) de 300 mA permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10ms). La disipación de potencia máxima (P_d) es de 435 mW. La resistencia térmica unión-punto de soldadura (R_{th J-S}) es de 50 °C/W, lo cual es crítico para el diseño de gestión térmica. La temperatura máxima permitida en la unión (T_j) es de 115°C. El rango de temperatura de operación abarca desde -40°C hasta +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento de -40°C a +100°C. El dispositivo tiene una capacidad de soportar descargas electrostáticas (ESD) de 2000V (Modelo de Cuerpo Humano), aunque es obligatorio manipularlo con las precauciones ESD apropiadas. Los parámetros de soldadura se especifican tanto para procesos de reflujo (260°C durante 10 segundos) como para soldadura manual (350°C durante 3 segundos).

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a T_soldadura= 25°C e I_F= 150 mA, se definen los parámetros clave de rendimiento. El flujo luminoso (Φ_v) tiene un rango típico de 15.0 a 24.0 lúmenes, con una tolerancia declarada de ±11%. La tensión directa (V_F) varía de 1.8V a 2.9V, con una tolerancia de fabricación más ajustada de ±0.1V. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión (2θ_1/2) de 120 grados. La corriente inversa máxima (I_R) es de 50 µA cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El producto se clasifica en bins para garantizar la consistencia en parámetros clave, permitiendo un diseño y emparejamiento de color precisos.

3.1 Bins de Potencia Radiométrica (Flujo Luminoso)

La salida de flujo luminoso se categoriza en bins denotados por códigos como L6, L7, L8, L9, M3 y M4. Cada bin define un valor mínimo y máximo de flujo a I_F=150mA, por ejemplo, el bin L6 cubre 15-16 lm, mientras que el bin M4 cubre 21-24 lm. La tolerancia de ±11% se aplica dentro de cada bin.

3.2 Bins de Tensión Directa

La tensión directa se clasifica utilizando códigos de dos dígitos del 25 al 35. Cada código representa un paso de 0.1V, por ejemplo, el bin 25 cubre 1.8-1.9V, el bin 26 cubre 1.9-2.0V, y así sucesivamente hasta el bin 35 que cubre 2.8-2.9V. La tolerancia de fabricación es de ±0.1V por bin.

3.3 Bins de Longitud de Onda Dominante

El punto de color se controla mediante bins de longitud de onda dominante. Los bins disponibles son O54 (615-620 nm), R51 (620-625 nm) y R52 (625-630 nm), definiendo el tono específico de rojo emitido. La tolerancia de medición para la longitud de onda dominante/pico es de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varias curvas características que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral

Un gráfico muestra la intensidad luminosa relativa frente a la longitud de onda, típica de un LED rojo de AlGaInP, con un pico en el rango de 620-660 nm y un ancho espectral definido.

4.2 Tensión Directa vs. Temperatura de Unión

La Figura 1 traza la variación de la tensión directa frente a la temperatura de unión. La curva típicamente muestra un coeficiente negativo, lo que significa que V_Fdisminuye a medida que T_jaumenta, un factor crítico para el diseño de drivers de corriente constante.

4.3 Potencia Radiométrica Relativa vs. Corriente Directa

La Figura 2 demuestra la relación sub-lineal entre la salida de luz (potencia radiométrica relativa) y la corriente directa. La salida aumenta con la corriente pero con rendimientos decrecientes a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y los efectos térmicos.

4.4 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión

La Figura 3 muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Este derating térmico es esencial para predecir el rendimiento en aplicaciones reales donde la disipación de calor puede ser limitada.

4.5 Corriente Directa vs. Tensión Directa y Derating Térmico

La Figura 4 representa la curva I-V estándar. La Figura 5 es crucial para la fiabilidad, mostrando la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura de soldadura, asegurando que el dispositivo no se sobrecargue durante la operación tras el montaje.

4.6 Patrón de Radiación

La Figura 6 presenta un diagrama polar de radiación, confirmando el ángulo de visión de 120° (donde la intensidad cae al 50% del valor axial) y el patrón de emisión simétrico tipo Lambertiano típico de los encapsulados PLCC de vista superior.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado PLCC-2 tiene dimensiones nominales de 3.0 mm de longitud, 2.8 mm de ancho y una altura de 1.9 mm. Un dibujo detallado con cotas especifica las ubicaciones de las almohadillas, tolerancias generales (±0.1 mm salvo que se indique) y la estructura de la lente. El diseño de vista superior indica que la luz se emite perpendicularmente al plano de montaje.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo se identifica típicamente por un marcador visual en el encapsulado, como una muesca, un punto o una esquina recortada en la lente o el cuerpo, como se indica en el dibujo de dimensiones. La orientación correcta de la polaridad es esencial durante el montaje.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

El perfil de soldadura por reflujo recomendado alcanza un pico de 260°C durante una duración de 10 segundos. Este es un requisito estándar del proceso libre de plomo (SnAgCu). La soldadura manual, si es necesaria, debe limitarse a 350°C durante no más de 3 segundos por terminal, utilizando un soldador con toma de tierra.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Los componentes se embalan en bolsas de barrera sensibles a la humedad con desecante. Antes de abrir la bolsa, los LED deben almacenarse a 30°C o menos y con una humedad relativa del 90% o menos. Una vez abierta, los componentes deben usarse dentro de un plazo específico o secarse según los procedimientos del Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) para evitar el efecto "palomita" durante el reflujo.

6.3 Precauciones de Uso

Protección contra Sobrecorriente:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Es obligatorio un resistor limitador de corriente externo o un driver de corriente constante. Un pequeño aumento en la tensión directa puede causar un gran aumento, potencialmente destructivo, en la corriente debido a la característica exponencial I-V del diodo.
Precauciones ESD:El dispositivo es sensible a las descargas electrostáticas. Utilice estaciones de trabajo, pulseras y embalajes seguros contra ESD durante la manipulación y el montaje.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve para el montaje automatizado pick-and-place. Se especifican el ancho de la cinta, las dimensiones de los alvéolos y el paso de los agujeros de arrastre. Cada carrete contiene 4000 piezas. Se proporcionan las dimensiones del carrete (diámetro, ancho, tamaño del núcleo) para compatibilidad con equipos automatizados.

7.2 Embalaje Resistente a la Humedad

El proceso de embalaje completo implica colocar los componentes en carrete en una bolsa de lámina de aluminio resistente a la humedad junto con desecante y una tarjeta indicadora de humedad. Luego se sella la bolsa.

7.3 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas del carrete incluyen varios códigos: P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad Embalada), CAT (Rango/bin de Intensidad Luminosa), HUE (Rango/bin de Longitud de Onda Dominante), REF (Rango/bin de Tensión Directa) y LOT No (Número de Lote Rastreable).

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La combinación de potencia media, buena eficiencia, ángulo amplio y tamaño compacto hace que este LED sea adecuado para:
• Iluminación Decorativa y de Espectáculos:Iluminación de acento arquitectónico, señalización, efectos de iluminación escénica donde se requiere color rojo.
• Iluminación Agrícola:Iluminación suplementaria en horticultura, influyendo potencialmente en la fotomorfogénesis de las plantas en el espectro rojo.
• Iluminación General:Luces indicadoras, luces de estado, retroiluminación para paneles o interruptores, y otras aplicaciones que requieren un indicador rojo fiable.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:Con una R_{th J-S}de 50 °C/W, un diseño eficaz de la ruta térmica en la PCB (usando vías térmicas, áreas de cobre) es importante para mantener una baja temperatura de unión, asegurando fiabilidad a largo plazo y una salida de luz estable.
• Control de Corriente:Utilice siempre una fuente de corriente constante o una fuente de tensión con una resistencia en serie calculada en base a la V_Fmáxima de la tabla de bins y la corriente de operación objetivo.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° y el patrón Lambertiano simplifican el diseño de ópticas secundarias para dar forma al haz si es necesario.

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

Se realiza un conjunto completo de pruebas de fiabilidad con un nivel de confianza del 90% y un LTPD (Porcentaje Defectuoso de Tolerancia de Lote) del 10%. La matriz de pruebas incluye:
• Resistencia a la Soldadura por Reflujo
• Choque Térmico (-10°C a +100°C)
• Ciclado de Temperatura (-40°C a +100°C)
• Almacenamiento en Alta Temperatura/Humedad (85°C/85% HR)
• Pruebas de Vida de Operación y Almacenamiento a Alta/Baja Temperatura en varias condiciones y corrientes (ej., 90mA, 180mA).
Cada prueba utiliza un tamaño de muestra de 22 piezas con un criterio de aceptación/rechazo de 0/1, indicando altos estándares de fiabilidad.

10. Comparación y Posicionamiento Técnico

Este LED PLCC-2 de potencia media ocupa un nicho específico. En comparación con los LED SMD de baja potencia (ej., 0603, 0805), ofrece un flujo luminoso significativamente mayor, haciéndolo adecuado para iluminación en lugar de solo indicación. En comparación con los LED de alta potencia, requiere una gestión térmica y un circuito de control menos complejos mientras aún proporciona una salida de luz útil para muchas aplicaciones. La tecnología AlGaInP proporciona alta eficiencia en el espectro rojo/naranja/ámbar en comparación con los LED blancos convertidos por fósforo de tamaño similar. El amplio ángulo de visión de 120° es un diferenciador clave frente a los LED con haces más estrechos y enfocados.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué corriente de control debo usar?
R: La corriente continua absoluta máxima es de 150 mA. Para un equilibrio óptimo entre eficiencia, vida útil y salida de luz, es típico operar entre 60-120 mA, pero consulte siempre las curvas de derating (Fig. 5) basadas en el rendimiento térmico de su placa.
P: ¿Cómo interpreto los códigos de bins en mi pedido?
R: Los códigos de la etiqueta CAT, HUE y REF corresponden directamente a las tablas de bins de Flujo Luminoso, Longitud de Onda Dominante y Tensión Directa en las secciones 3.1, 3.2 y 3.3. Esto le permite conocer el rango de rendimiento preciso de los LED que recibió.
P: ¿Puedo alimentar este LED directamente desde una fuente lógica de 3.3V o 5V?
R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Calcule el valor de la resistencia como R = (V_fuente- V_F) / I_F. Utilice la V_Fmáxima de su bin de tensión para garantizar suficiente caída de tensión en la resistencia en todo momento.
P: ¿Cuál es el impacto de la temperatura de unión en el rendimiento?
R: Como se muestra en la Fig. 3, la salida de luz disminuye a medida que T_jaumenta. Además, temperaturas más altas aceleran la depreciación del lumen y pueden reducir la vida útil del dispositivo. Mantener una T_jbaja mediante una buena disipación de calor es crítico para un rendimiento consistente y a largo plazo.

12. Ejemplo de Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseño de una baliza de seguridad roja de bajo coste y alimentada por batería.
Requisitos:Visible desde todos los ángulos, bajo consumo de energía, circuito de control simple, compacto.
Decisiones de Diseño:
1. Selección del LED:Se elige este LED rojo PLCC-2 por su ángulo de visión de 120° (buena omnidireccionalidad), potencia media (buen brillo vs. vida de la batería) y encapsulado SMD (pequeño, fácil montaje).
2. Circuito de Control:Un circuito simple que utiliza una pila de botón de 3V, un MOSFET para conmutación y una resistencia en serie. El valor de la resistencia se calcula para I_F= 100 mA usando R = (3.0V - 2.5V_típ.) / 0.1A = 5Ω. Se selecciona una resistencia de 5.1Ω, 1/4W.
3. Diseño Térmico y de PCB:La baliza opera en pulsos cortos (ciclo de trabajo del 10%), reduciendo la potencia media y la carga térmica. La PCB utiliza un diseño simple de dos capas con la almohadilla del LED conectada a una pequeña área de cobre en la capa inferior para una ligera disipación de calor.
4. Resultado:Una baliza funcional y fiable que cumple con los objetivos de tamaño, coste y rendimiento, aprovechando las características especificadas del LED.

13. Principio de Funcionamiento

Este es un dispositivo fotónico semiconductor basado en una heteroestructura de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se aplica una tensión directa que supera la tensión de encendido del diodo, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan radiativamente dentro de los pozos cuánticos de la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de AlGaInP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en el espectro rojo (615-630 nm). La resina epoxi transparente que encapsula protege el chip semiconductor, proporciona estabilidad mecánica y da forma al haz de luz de salida.

14. Tendencias Tecnológicas

Los LED SMD de potencia media como este tipo PLCC-2 continúan evolucionando. Las tendencias generales de la industria incluyen:
• Mayor Eficacia:Las mejoras continuas en la eficiencia cuántica interna, la extracción de luz y el diseño del encapsulado conducen a más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Mejor Consistencia de Color:Tolerancias de bins más ajustadas para longitud de onda y flujo, posibilitadas por un control avanzado del proceso de fabricación, permiten un mejor emparejamiento de color en matrices de múltiples LED sin clasificación manual.
• Fiabilidad Mejorada:El desarrollo de materiales de encapsulado más robustos (compuestos de moldeo, marcos de terminales) y una mayor fiabilidad a nivel de chip conducen a vidas operativas más largas (métricas L70, L90) bajo corrientes y temperaturas de control más altas.
• Miniaturización con Rendimiento:La búsqueda de matrices de LED más pequeñas y densas reduce los tamaños de los encapsulados mientras mantiene o aumenta la salida de luz, aunque esto intensifica los desafíos de gestión térmica.
• Soluciones Inteligentes e Integradas:El mercado en general observa un crecimiento en LED con drivers, controladores o sensores integrados, aunque esto es más frecuente en segmentos de alta potencia o especializados.