Hoja de Datos del LED Blanco PLCC-2 - Dimensiones 2.20x1.40x1.30mm - Tensión 3.0V - Potencia 0.06W

1. Descripción General del Producto

1.1 Descripción General

Este componente es un diodo emisor de luz (LED) blanco en encapsulado PLCC-2 (Portador de Chips con Patas Plásticas). El dispositivo se fabrica utilizando un chip semiconductor azul combinado con un revestimiento de fósforo para producir luz blanca. El compacto encapsulado de montaje superficial mide 2.20 mm de largo, 1.40 mm de ancho y 1.30 mm de alto, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con limitaciones de espacio.

1.2 Características

• Encapsulado:Factor de forma PLCC-2.
• Ángulo de Visión:Ángulo de visión extremadamente amplio, típico de 120 grados.
• Compatibilidad de Montaje:Diseñado para todos los procesos estándar de montaje y soldadura con Tecnología de Montaje Superficial (SMT).
• Envasado:Disponible suministrado en cinta y carrete para colocación automatizada.
• Sensibilidad a la Humedad:Clasificado en Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2.
• Cumplimiento Ambiental:Cumple con las normativas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y REACH (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas).
• Calificaciones:Las pruebas de calificación del producto se basan en el estándar AEC-Q101 para la calificación por ensayos de estrés de semiconductores discretos de grado automotriz.

1.3 Aplicación

La aplicación principal de este LED es eniluminación interior automotriz. Esto incluye aplicaciones como retroiluminación de cuadros de instrumentos, iluminación de interruptores, luces ambientales y pilotos indicadores dentro del habitáculo del vehículo.

2. Parámetros Técnicos en Profundidad

2.1 Características Eléctricas y Ópticas

Todos los parámetros se especifican a una temperatura del punto de soldadura (Ts) de 25°C. Este es un punto de referencia crítico para los cálculos de diseño.

• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión típica a través del LED con una corriente directa (I_F) de 20mA es de 3.0 Voltios. Los límites mínimo y máximo de producción son de 2.7V y 3.3V, respectivamente. La tolerancia de medición es de ±0.1V.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga máxima cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V es de 10 µA.
• Intensidad Luminosa (I_V):La salida de luz típica a I_F=20mA es de 1200 milicandelas (mcd), con un rango desde 800 mcd (mín.) hasta 1500 mcd (máx.). La tolerancia de medición es de ±10%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):Se define como el ángulo completo en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima. El valor típico es de 120 grados, proporcionando un patrón de iluminación muy amplio y uniforme.
• Resistencia Térmica (R_θJ-S):La resistencia térmica desde la unión del LED hasta el punto de soldadura es un máximo de 300 °C/W. Este parámetro es crucial para el diseño de la gestión térmica y evitar sobrecalentamientos.

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (P_D):99 mW máximo.
• Corriente Directa Continua (I_F):30 mA máximo.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):100 mA máximo, especificado bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 10ms.
• Tensión Inversa (V_R):5 V máximo.
• Descarga Electroestática (ESD):Resistencia al modelo de cuerpo humano (HBM) de 8000V.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento (T_OPR, T_STG):-40°C a +100°C.
• Temperatura Máxima de Unión (T_J):120°C. Esta es la temperatura máxima permitida en la propia unión del semiconductor.

3. Explicación del Sistema de Binning (Clasificación)

Para garantizar la consistencia en la producción en masa, los LED se clasifican en 'bins' (grupos) según parámetros eléctricos y ópticos clave medidos a I_F= 20mA.

3.1 Binning por Tensión Directa (V_F)

Los LED se agrupan en bins designados como F2, G1, G2, H1, H2 e I1, correspondientes a rangos de tensión específicos desde 2.7-2.8V hasta 3.2-3.3V. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con tolerancias de tensión más estrechas para sus requisitos de circuito específicos.

3.2 Binning por Intensidad Luminosa (I_V)

La salida luminosa se clasifica en tres categorías: L1 (800-1000 mcd), L2 (1000-1200 mcd) y M1 (1200-1500 mcd). Esta clasificación garantiza uniformidad de brillo dentro de un conjunto ensamblado.

3.3 Binning por Coordenadas de Cromaticidad

El punto de color blanco se define dentro de regiones específicas en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. La hoja de datos define tres bins (TC1, TC2, TC3), cada uno un área cuadrilátera que especifica el rango aceptable de coordenadas de color x e y. La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.005. Esto controla el tono y la saturación de la luz blanca, asegurando una apariencia blanca consistente entre múltiples LED.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

La curva característica muestra una relación no lineal. La tensión directa aumenta con la corriente, comenzando alrededor de 2.5V a corrientes muy bajas y subiendo hasta aproximadamente 3.2V a la corriente continua máxima de 30mA. Esta curva es esencial para el diseño del driver, especialmente para drivers de corriente constante, para comprender la tensión de cumplimiento requerida.

4.2 Corriente Directa vs. Intensidad Luminosa Relativa

Esta curva demuestra que la salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente en el rango de operación. Sin embargo, no es perfectamente lineal, y la eficiencia (salida de luz por unidad de potencia eléctrica) generalmente disminuye a corrientes muy altas debido al aumento de la generación de calor. La curva confirma que 20mA es un punto de operación estándar que proporciona buena eficiencia y salida.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado PLCC-2 tiene un tamaño de cuerpo de 2.20mm (L) × 1.40mm (W) × 1.30mm (H). Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.20mm a menos que se especifique lo contrario en el dibujo. El encapsulado incluye una lente moldeada que crea el amplio ángulo de visión de 120 grados.

5.2 Identificación de Polaridad y Patrón de Soldadura

El cátodo (terminal negativo) se identifica mediante un marcador distintivo en el encapsulado, típicamente un punto verde, una muesca o una esquina biselada como se muestra en el diagrama. Se proporciona un patrón de pista de soldadura (huella) recomendado para el diseño de PCB. Este patrón está diseñado para garantizar uniones de soldadura fiables y una alineación adecuada durante la soldadura por reflujo.

6. Directrices para Soldadura por Reflujo SMT y Manipulación

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Como componente de Nivel MSL 2, este LED debe soldarse dentro de las 168 horas (1 semana) posteriores a abrir una bolsa sensible a la humedad en condiciones de fábrica (<30°C/60% HR). Un perfil de reflujo estándar sin plomo (SAC305) es adecuado. Los parámetros clave incluyen una rampa de precalentamiento, una zona de remojo para activar el flujo, una temperatura máxima que normalmente no supere los 260°C y una fase controlada de enfriamiento. El tiempo específico por encima del líquido (por ejemplo, 217°C) debe controlarse para minimizar el estrés térmico en el componente.

6.2 Precauciones de Manipulación y Almacenamiento

• Protección ESD:Aunque el dispositivo tiene un alto voltaje de resistencia a ESD (8000V HBM), deben seguirse las precauciones estándar de ESD (pulseras, alfombrillas conductoras, ionizadores) durante la manipulación para prevenir daños latentes.
• Gestión Térmica en Operación:La corriente de operación máxima debe determinarse después de medir la temperatura real del encapsulado en la aplicación. La temperatura de unión (T_J) no debe exceder su límite absoluto máximo de 120°C. Los diseñadores deben considerar la resistencia térmica y asegurar una disipación de calor adecuada a través de las almohadillas y trazas de la PCB.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de soldar, utilice métodos y disolventes compatibles con el material del encapsulado plástico para evitar daños o decoloración de la lente.

7. Envasado e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida enrollada en carretes. La hoja de datos proporciona dimensiones precisas para el bolsillo de la cinta portadora, el ancho de la cinta, el paso y el diámetro del carrete. Esta información es vital para programar máquinas de colocación automatizada pick-and-place.

7.2 Pruebas de Fiabilidad

El producto se somete a una serie de pruebas de fiabilidad basadas en las directrices AEC-Q101. Estas pruebas pueden incluir (entre otras) Vida Útil de Operación a Alta Temperatura (HTOL), Ciclado de Temperatura (TC), Polarización Inversa a Alta Temperatura y Alta Humedad (H3TRB) y otras pruebas de estrés para validar el rendimiento en condiciones automotrices.

8. Sugerencias de Diseño para la Aplicación

8.1 Aplicación Típica: Iluminación Interior Automotriz

Para la iluminación del cuadro de instrumentos, el amplio ángulo de visión es beneficioso para garantizar una distribución uniforme de la luz en paneles grandes o símbolos. Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante en lugar de una combinación de tensión constante/resistor, para asegurar una salida de luz estable independientemente de variaciones menores en la tensión directa o la temperatura. El driver debe diseñarse para limitar la corriente a un nivel seguro, típicamente 20-30mA, basándose en consideraciones térmicas.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia en serie o, preferiblemente, un driver activo de corriente constante.
• Vía Térmica:Maximice el área de cobre conectada a la almohadilla térmica del LED (puntos de soldadura) en la PCB para que actúe como disipador de calor.
• Diseño Óptico:Considere el patrón de emisión de 120 grados al diseñar guías de luz, difusores o lentes para lograr el efecto de iluminación deseado.

9. Comparativa Técnica y Ventajas

Comparado con LED genéricos de grado no automotriz, este componente ofrece diferenciadores clave:

• Calificación Automotriz (AEC-Q101):Esta es una ventaja principal, que indica que el dispositivo está probado para resistir las duras condiciones ambientales (extremas temperaturas, vibración, humedad) presentes en aplicaciones automotrices.
• Binning Controlado:La clasificación detallada por tensión directa e intensidad luminosa proporciona un rendimiento predecible, crucial para aplicaciones que requieren consistencia visual.
• Amplio Ángulo de Visión:El ángulo de 120 grados es ventajoso para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y uniforme sin ópticas secundarias.
• Encapsulado Robusto:El encapsulado PLCC-2 ofrece una buena estabilidad mecánica y una huella de unión de soldadura fiable.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Qué tensión de driver se necesita para este LED?

El driver debe suministrar una tensión superior a la tensión directa máxima de la cadena de LED en las peores condiciones. Para un solo LED, se recomienda una alimentación de al menos 3.5V para tener en cuenta la V_Fmáx. de 3.3V y cierto margen.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 5V y una resistencia?

Sí, pero requiere un cálculo cuidadoso. Por ejemplo, con un objetivo de 20mA y una V_Ftípica de 3.0V desde una fuente de 5V: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100Ω. La potencia nominal de la resistencia sería P = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04W, por lo que una resistencia de 1/8W o 1/10W es suficiente. Sin embargo, la eficiencia es baja (~60%) y la salida de luz variará con el bin de V_Fy las fluctuaciones de la tensión de alimentación.

10.3 ¿Cuántos LED puedo conectar en serie?

El número depende del voltaje de cumplimiento de su driver. Para un driver de 12V, considerando cierto margen: N = (12V - margen) / V máx._F. Usando un margen de 2V y un máximo de 3.3V: (12-2)/3.3 ≈ 3 LED en serie. Consulte siempre la hoja de datos del driver.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

11.1 Diseño de la Retroiluminación del Control HVAC Automotriz

Escenario:Iluminar cuatro símbolos de botones en un panel de control climático. El brillo y el color uniformes son críticos.

Pasos de Diseño:

1. Seleccionar LED del mismo bin de intensidad luminosa (por ejemplo, L2: 1000-1200mcd) y bin de cromaticidad (por ejemplo, TC2) para garantizar consistencia.

2. Diseñar un circuito driver de corriente constante simple usando un circuito integrado driver de LED dedicado capaz de una salida total de 80mA (4 LED × 20mA).

3. Colocar los LED en la PCB con sus centros alineados bajo las áreas difusas de los símbolos de los botones.

4. Utilizar una máscara de soldadura blanca en la PCB alrededor de los LED para reflejar la luz hacia arriba y mejorar la eficiencia.

5. Asegurar que la PCB tenga suficientes zonas de cobre térmico conectadas a las almohadillas del LED, ya que el espacio cerrado podría limitar el flujo de aire.

Este enfoque garantiza una iluminación fiable, uniforme y duradera.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este es un LED blanco convertido por fósforo. La fuente de luz fundamental es un chip semiconductor de nitruro de indio y galio (InGaN) que emite luz azul cuando está polarizado en directa. Esta luz azul incide sobre una capa de fósforo de granate de itrio y aluminio dopado con cerio (YAG:Ce) depositado sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe una porción de los fotones azules y los re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto de blanco (frío, neutro, cálido) está determinado por la proporción de luz azul a amarilla, que se controla mediante la composición y el espesor del fósforo.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en este tipo de LED SMD para iluminación automotriz y general va hacia:

Mayor Eficiencia (lm/W):Mejorar la salida de luz por vatio eléctrico, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.

Mejor Índice de Reproducción Cromática (IRC):Usar mezclas de múltiples fósforos para producir luz que reproduzca los colores con mayor precisión, importante para la iluminación ambiental interior.

Consistencia de Color Más Estrecha:Los avances en la aplicación de fósforos y los procesos de binning producen LED con variaciones muy pequeñas en las coordenadas de cromaticidad.

Mayor Densidad de Potencia:Desarrollar encapsulados que puedan manejar corrientes de accionamiento más altas en el mismo o menor espacio, posibilitado por mejores materiales y diseños de gestión térmica.

Integración:Incorporar múltiples chips LED o componentes del driver en un solo módulo encapsulado.