Hoja de Datos del LED 2020-PA0501L-AM - Paquete SMD - Ámbar por Conversión de Fósforo - 12lm @ 50mA - 3.0V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 2020-PA0501L-AM es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado específicamente para aplicaciones exigentes de iluminación automotriz. Su oferta principal es una fuente de luz Ámbar por Conversión de Fósforo, fiable y que cumple con rigurosos estándares de la industria en cuanto a rendimiento y resistencia ambiental. El mercado objetivo principal son los sistemas de iluminación interior y exterior de automóviles, donde la salida de color consistente, la fiabilidad a largo plazo en condiciones adversas y un factor de forma compacto son requisitos críticos.

Las ventajas clave de este LED incluyen su calificación según el estándar AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos, lo que garantiza que puede soportar los rigurosos esfuerzos térmicos, mecánicos y ambientales del entorno automotriz. También cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo convierte en una elección de componente respetuosa con el medio ambiente. El flujo luminoso típico de 12 lúmenes con una corriente de conducción de 50mA proporciona un brillo suficiente para diversas funciones de señalización e iluminación.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos fundamentales se definen bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura de unión (Tj) de 25°C y una corriente directa (IF) de 50mA. ElFlujo Luminoso Típico (IV)es de 12 lm, con un mínimo de 8 lm y un máximo de 17 lm. Esta variación se aborda mediante el sistema de binning detallado más adelante. LaTensión Directa (VF)tiene un valor típico de 3.0V, con un rango de 2.50V a 3.50V. Los diseñadores deben tener en cuenta este rango de tensión al diseñar el circuito de accionamiento para garantizar una regulación de corriente consistente.

ElÁngulo de Visiónse especifica como 120°, lo que describe el rango angular donde la intensidad luminosa es al menos la mitad de su valor máximo. Este amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones que requieren una iluminación amplia y uniforme, en lugar de un haz altamente enfocado.

2.2 Especificaciones Térmicas y Límites Absolutos

La gestión térmica es crucial para la longevidad y la estabilidad del rendimiento del LED. La hoja de datos proporciona dos valores para laResistencia Térmica (Rth JS): un valor 'Real' de 58 K/W (típ.) y un valor 'Eléctrico' de 41 K/W (típ.). El valor 'Eléctrico', derivado del coeficiente de temperatura de la tensión directa, se utiliza típicamente para la estimación de la temperatura de unión en aplicaciones prácticas. Una resistencia térmica más baja indica una mejor disipación de calor desde la unión del LED hasta el punto de soldadura.

Límites Absolutosdefinen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. Los límites clave incluyen unaCorriente Directa Máxima (IF)de 120 mA, unaTemperatura de Unión Máxima (TJ)de 150°C, y un rango de temperatura de operación (Topr) de -40°C a +125°C. El dispositivo está clasificado para unasensibilidad ESD (HBM)de 8 kV, lo cual es importante para los procesos de manipulación y montaje. LaDisipación de Potencia Máxima Permisible (Pd)es de 420 mW.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins. Este dispositivo utiliza tres criterios de binning separados.

3.1 Bins de Flujo Luminoso

Los LEDs se categorizan según su salida de luz medida a 50mA:
• Bin E4:8 lm (Mín.) a 10 lm (Máx.)
• Bin E5:10 lm (Mín.) a 13 lm (Máx.)
• Bin E6:13 lm (Mín.) a 17 lm (Máx.)

El bin específico para un lote de producción dado debe confirmarse durante el pedido.

3.2 Bins de Tensión Directa

Los LEDs también se clasifican por su caída de tensión directa a la corriente de prueba:
• Bin 2527:2.50V (Mín.) a 2.75V (Máx.)
• Bin 2730:2.75V (Mín.) a 3.00V (Máx.)
• Bin 3032:3.00V (Mín.) a 3.25V (Máx.)
• Bin 3235:3.25V (Mín.) a 3.50V (Máx.)

Seleccionar LEDs de un bin de tensión ajustado puede simplificar el diseño del driver al reducir el rango de tensión de alimentación necesario.

3.3 Estructura de Binning de Color

La hoja de datos incluye un diagrama de cromaticidad (CIE 1931) que muestra las coordenadas de color objetivo para el Ámbar por Conversión de Fósforo. Se definen dos bins principales,YAyYB, con límites específicos de coordenadas CIE x e CIE y. La longitud de onda dominante típica para este color ámbar está en el rango de 590-595 nm. El binning ajustado (tolerancia ±0.005) garantiza una variación de color mínima entre diferentes LEDs en un ensamblaje, lo cual es crítico para la iluminación estética y funcional automotriz.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionan información esencial sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico deDistribución Espectral Relativamuestra un único pico ancho característico de un LED convertido por fósforo, con la emisión principal en la región ámbar/amarilla del espectro visible. ElDiagrama Característico Típico de Radiaciónilustra la distribución espacial de la intensidad, confirmando el ángulo de visión de 120° con un patrón casi Lambertiano.

4.2 Dependencias Eléctricas y Térmicas

La curvaCorriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)muestra la relación exponencial típica de un diodo. La curvaFlujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directaes sub-lineal; aumentar la corriente produce rendimientos decrecientes en la salida de luz mientras genera más calor.

El gráficoFlujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Uniónes crítico: la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Es necesario un disipador de calor efectivo para mantener el brillo. La curvaTensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unióntiene un coeficiente negativo, aproximadamente -2 mV/°C, que puede utilizarse para la detección de temperatura.

LaCurva de Reducción de Corriente Directadicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura. Por ejemplo, a la temperatura máxima de operación del pad de soldadura de 125°C, la corriente directa debe reducirse a 120 mA. El gráfico deCapacidad de Manejo de Pulsos Permisibledefine la corriente pico (IFM) que el LED puede manejar durante duraciones de pulso cortas a varios ciclos de trabajo, lo cual es útil para aplicaciones de atenuación PWM o estroboscópicas.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED utiliza una huella de paquete estándar "2020", que típicamente se refiere a dimensiones de aproximadamente 2.0mm x 2.0mm. El dibujo mecánico exacto en la hoja de datos proporciona todas las dimensiones críticas, incluida la longitud, anchura y altura totales, y el tamaño/ubicación del pad térmico y los contactos eléctricos. Las tolerancias son generalmente de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para el layout del PCB. Esto incluye las dimensiones para los pads de soldadura del ánodo, cátodo y el pad térmico central. Seguir este diseño recomendado es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, una conducción térmica adecuada hacia el PCB y prevenir el efecto "tombstoning" durante el reflujo. El pad térmico es crucial para la disipación de calor y debe estar correctamente conectado a una zona de cobre en el PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente está clasificado para una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante 30 segundos. Es aplicable un perfil de reflujo estándar sin plomo. Se deben tomar precauciones para evitar choques térmicos excesivos. El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) está clasificado en Nivel 2, lo que significa que el dispositivo puede estar expuesto a condiciones de fábrica hasta un año antes de la soldadura sin requerir horneado. Si se excede, es necesario el horneado según los estándares IPC/JEDEC para evitar el efecto "popcorn" durante el reflujo.

6.2 Precauciones de Uso

• Polaridad:El dispositivo no está diseñado para operación inversa. Aplicar una tensión inversa puede causar daño inmediato.
• Protección ESD:Aunque está clasificado a 8kV HBM, se deben seguir los procedimientos estándar de manipulación ESD durante el montaje.
• Control de Corriente:Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Deben operarse con un driver de corriente constante, no con una fuente de tensión constante, para prevenir la fuga térmica.
• Contaminación:El dispositivo tiene una clasificación de Prueba de Azufre Clase A1, lo que indica una buena resistencia a atmósferas que contienen azufre, pero aún así se debe minimizar la exposición a otros contaminantes.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Decodificación del Número de Parte

El número de parte2020-PA0501L-AMse estructura de la siguiente manera:
• 2020:Nombre de la familia de productos (tamaño del paquete).
• PA:Código de color para Ámbar por Conversión de Fósforo.
• 50:Corriente de prueba en miliamperios (50 mA).
• 1:Tipo de Marco de Contactos (1 = Chapado en oro).
• L:Nivel de Brillo (L = Bajo, relativo a otros bins de esta serie).
• AM:Designa el grado de aplicación Automotriz.

7.2 Especificaciones de Embalaje

Los LEDs se suministran en cinta y carrete para montaje automatizado. La sección de información de embalaje detallaría las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y la orientación de los componentes en la cinta. Estos datos son esenciales para programar las máquinas pick-and-place.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal esIluminación Automotriz. Usos específicos incluyen:
• Exterior:Indicadores de intermitentes, luces de posición laterales, luces de circulación diurna (DRL) en ámbar, luces de freno altas centrales (CHMSL).
• Interior:Retroiluminación del cuadro de instrumentos, iluminación de interruptores, iluminación ambiental, luces de advertencia e indicadores.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión Térmica:El PCB debe tener suficientes vías térmicas bajo el pad térmico conectadas a planos de tierra internos o disipadores de calor dedicados para mantener baja la temperatura de unión, asegurando una larga vida y una salida de luz estable.
• Diseño Óptico:Pueden ser necesarias lentes o guías de luz para dar forma al haz de 120° para aplicaciones específicas.
• Selección del Driver:Elija un circuito integrado driver de LED de grado automotriz capaz de suministrar una corriente estable de 50mA (o según se requiera) en todo el rango de tensión automotriz (ej., 9V-16V con protección contra sobretensión por desconexión de carga). La capacidad de atenuación PWM es a menudo deseable.
• Configuración en Serie/Paralelo:Para accionar múltiples LEDs, se prefiere una conexión en serie, ya que garantiza una corriente idéntica a través de cada unidad, asegurando un brillo uniforme. Las conexiones en paralelo requieren un emparejamiento cuidadoso de la tensión directa o una limitación de corriente individual.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs estándar de grado comercial, los diferenciadores clave del 2020-PA0501L-AM son sucalificación AEC-Q102y su ampliorango de temperatura de operación (-40°C a +125°C). Esto lo hace adecuado para aplicaciones en el vano motor o exteriores donde los extremos de temperatura son comunes. La tecnología de Ámbar por Conversión de Fósforo generalmente ofrece una mejor estabilidad y consistencia de color a lo largo del tiempo y la temperatura en comparación con los antiguos LEDs ámbar de resina teñida. La clasificación ESD de 8kV y la resistencia al azufre proporcionan una robustez adicional para los entornos automotrices hostiles.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica 'Real' y la 'Eléctrica'?
R1: La resistencia térmica 'Real' (Rth JS real) se mide utilizando un sensor de temperatura físico. La resistencia térmica 'Eléctrica' (Rth JS el) se calcula a partir del cambio en la tensión directa con la temperatura, un método más práctico para la estimación in-situ de la temperatura de unión en un circuito en funcionamiento.

P2: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?
R2: No directamente. El LED requiere control de corriente. Es posible usar una simple resistencia desde una fuente de 3.3V, pero es ineficiente y el brillo variará según el bin de tensión directa del LED. Se recomienda encarecidamente un driver de corriente constante dedicado para un rendimiento estable.

P3: ¿Cómo interpreto los códigos de binning al hacer un pedido?
R3: Debe especificar el Bin de Flujo Luminoso requerido (ej., E5), el Bin de Tensión Directa (ej., 2730) y el Bin de Color (ej., YA) según la tolerancia a la variación de su aplicación. El fabricante suministrará piezas que cumplan con los tres criterios de bin especificados.

P4: ¿Es este LED adecuado para atenuación PWM?
R4: Sí, los LEDs son ideales para la atenuación PWM. Se debe consultar el gráfico de capacidad de manejo de pulsos para asegurar que la corriente pico en la forma de onda PWM no exceda los límites para el ancho de pulso y ciclo de trabajo elegidos.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar una luz de posición lateral ámbar para un vehículo.
Requisitos:Cumplir con los estándares automotrices EMI/EMC, operar de 9V a 16V, sobrevivir a ciclos de temperatura y mantener un color y brillo consistentes.
Implementación:Un esquema incluiría un filtro de entrada, un circuito integrado driver de LED buck-boost o lineal calificado para uso automotriz, configurado para entregar 50mA. Cuatro LEDs 2020-PA0501L-AM se conectarían en serie a la salida del driver. El PCB tendría un área sólida de pad térmico en la capa superior bajo los LEDs, conectada mediante múltiples vías térmicas a un gran plano de tierra interno para la dispersión del calor. El circuito integrado driver incluiría una entrada de atenuación PWM conectada al módulo de control de carrocería del vehículo. Todos los componentes se seleccionarían de familias calificadas AEC-Q.

12. Principio de Funcionamiento

El 2020-PA0501L-AM es una fuente de luz de estado sólido basada en un chip semiconductor, típicamente hecho de nitruro de galio e indio (InGaN) o materiales similares, que emite luz azul cuando está polarizado en directa. Esta luz azul es absorbida por una capa de recubrimiento de fósforo (la parte "Convertida por Fósforo") depositada directamente sobre el chip. El fósforo re-emite luz a longitudes de onda más largas, principalmente en la región ámbar. La combinación de la luz azul restante y la emisión ámbar de amplio espectro del fósforo produce el color ámbar final percibido por el ojo humano. Este método permite un control preciso del punto de color y una alta eficiencia.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la iluminación LED automotriz es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia y una fiabilidad mejorada. Esto impulsa el desarrollo de nuevas tecnologías de chip, fósforos avanzados con mejor resistencia al apagado térmico y diseños de paquete mejorados con menor resistencia térmica. También hay un movimiento hacia módulos integrados que combinan múltiples LEDs, drivers y óptica en una sola unidad. Además, la demanda de sistemas de iluminación inteligentes y adaptativos está aumentando, requiriendo LEDs que puedan ser controlados digitalmente con alta velocidad y precisión. La tecnología subyacente continúa evolucionando para proporcionar una mejor reproducción cromática, vidas útiles más largas y costos de sistema más bajos para los fabricantes de automóviles.