Hoja de Datos del LED SMD Super Rojo 2020 - 2.0x2.0x0.7mm - 2.3V - 0.322W - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El 2020-SR140DM-AM es un LED Super Rojo de montaje superficial de alto rendimiento, diseñado específicamente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Este componente pertenece a la familia de productos "2020", que denota su huella de 2.0mm x 2.0mm. Su ventaja principal radica en la combinación de una salida luminosa confiable, un amplio ángulo de visión de 120 grados y una construcción robusta que cumple con las estrictas calificaciones de grado automotriz, incluyendo AEC-Q102. El mercado objetivo principal son los sistemas de iluminación exterior e interior automotriz, donde la consistencia del color, la fiabilidad a largo plazo y el tamaño compacto son críticos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento clave del LED se define a una corriente de prueba estándar de 140mA. Bajo estas condiciones, el flujo luminoso típico es de 18 lúmenes (lm), con un mínimo de 13 lm y un máximo de 27 lm, considerando las variaciones de producción. La longitud de onda dominante es típicamente de 628 nm, ubicándolo firmemente en el espectro Super Rojo, con un rango de clasificación (binning) de 627 nm a 639 nm. La tensión directa (Vf) a 140mA es típicamente de 2.3V, con un rango de 1.75V a 2.75V. Este parámetro es crucial para el diseño del driver y la gestión térmica, ya que la disipación de potencia se calcula como Vf * If. En condiciones típicas, esto equivale aproximadamente a 0.322W (2.3V * 0.14A).

2.2 Límites Absolutos Máximos y Propiedades Térmicas

Para garantizar la longevidad del dispositivo, las condiciones de operación nunca deben exceder los Límites Absolutos Máximos. La corriente directa continua máxima es de 250 mA, y el dispositivo puede soportar corrientes de pico de hasta 1000 mA durante pulsos muy cortos (≤10 μs). La temperatura máxima de unión (Tj) es de 150°C, mientras que el rango de temperatura de operación se especifica de -40°C a +125°C, adecuado para entornos automotrices severos. La gestión térmica es vital; la resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth JS) es típicamente de 23 K/W (real) o 16 K/W (eléctrica), lo que indica la eficacia con la que se transfiere el calor desde el chip semiconductor a la PCB.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en lotes (bins).

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se categorizan en tres lotes de flujo: E6 (13-17 lm), F7 (17-20 lm) y F8 (20-23 lm). La "M" en el número de parte indica un nivel de brillo Medio, que típicamente corresponde al lote F7.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

Se definen cuatro lotes de tensión: 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V) y 2527 (2.5-2.75V). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con tolerancias de Vf más ajustadas para igualar corrientes en arreglos de múltiples LEDs.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color se controla mediante lotes de longitud de onda: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) y 3639 (636-639 nm). El valor típico de 628 nm se encuentra dentro del lote 2730.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

La gráfica de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación exponencial característica. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente, enfatizando la importancia de operar a los 140mA recomendados para una eficiencia y vida útil óptimas.

4.2 Dependencia de la Temperatura

La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye al aumentar la temperatura, un comportamiento típico de los LEDs. La curva de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión tiene una pendiente negativa, lo que significa que Vf disminuye al aumentar la temperatura, lo que puede usarse para sensado de temperatura. La gráfica de Desplazamiento Relativo de Longitud de Onda indica un ligero aumento en la longitud de onda dominante (corrimiento al rojo) con el aumento de la temperatura.

4.3 Distribución Espectral y Derating

La gráfica de Distribución Espectral Relativa confirma una emisión estrecha y con pico en la región roja (~628 nm). La Curva de Derating de Corriente Directa es crítica para el diseño: muestra que la corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts). Por ejemplo, a la Ts máxima de 125°C, la If máxima es de 250 mA.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El LED tiene una huella SMD estándar 2020 (2.0mm x 2.0mm). La altura total del paquete es de aproximadamente 0.7mm. Los planos mecánicos detallados especifican todas las dimensiones críticas, incluido el tamaño de la lente y la ubicación del marco de pines, con una tolerancia general de ±0.1mm.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura confiable y un rendimiento térmico óptimo. El diseño incluye una almohadilla térmica central para una transferencia de calor eficiente a la PCB. Se recomienda adherirse a este diseño para prevenir el efecto "tombstoning" y asegurar un alineamiento adecuado.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El LED es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo infrarrojo. La temperatura máxima de soldadura es de 260°C durante un tiempo no superior a 30 segundos, según el perfil IPC/JEDEC J-STD-020. Se clasifica como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 2, lo que significa que el dispositivo debe secarse en horno si se expone al aire ambiente durante más de un año antes de su uso. Se deben seguir los procedimientos adecuados de manejo de ESD (Descarga Electroestática), ya que el dispositivo está clasificado para 2kV según el Modelo de Cuerpo Humano (HBM).

7. Empaquetado e Información de Pedido

El número de parte sigue una estructura específica:2020 - SR - 140 - D - M - AM.

• 2020: Familia de producto (2.0mm x 2.0mm).
• SR: Color (Super Rojo).
• 140: Corriente de Prueba en mA.
• D: Tipo de Marco de Pines (Bañado en oro con pegamento reflector blanco).
• M: Nivel de Brillo (Medio).
• AM: Designa aplicación Automotriz.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este LED está explícitamente diseñado para iluminación automotriz. Esto incluye:

• Iluminación Exterior:Luces de freno altas centrales (CHMSL), luces traseras combinadas (funciones de freno/posición), luces de marcador lateral.
• Iluminación Interior:Retroiluminación del tablero, iluminación de interruptores, iluminación ambiental.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Conducción de Corriente:Utilice un driver de corriente constante, no una fuente de tensión constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El punto de operación recomendado es 140mA.
• Gestión Térmica:La PCB debe diseñarse para disipar el calor de manera efectiva. Utilice los valores de resistencia térmica proporcionados (Rth JS) para calcular el aumento de temperatura de unión esperado en función del rendimiento térmico de su placa y las condiciones ambientales. Mantenga Tj muy por debajo de 150°C.
• Óptica:El ángulo de visión de 120° es adecuado para iluminación de área amplia. Para haces enfocados, pueden requerirse ópticas secundarias (lentes).
• Resistencia al Azufre:El dispositivo cumple con la Clase A1 de Prueba de Azufre, lo que lo hace adecuado para entornos con contaminación atmosférica por azufre.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs rojos estándar, la variante "Super Rojo" ofrece una mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio) y un color rojo más saturado y profundo (longitud de onda dominante más baja alrededor de 628nm vs. el rojo estándar en 620-625nm o rojo ámbar). La calificación AEC-Q102, el rango de temperatura extendido (-40°C a +125°C) y la resistencia al azufre son diferenciadores clave que justifican su uso en aplicaciones automotrices frente a las de grado comercial. El uso de un marco de pines bañado en oro (tipo "D") mejora la reflectividad y la fiabilidad a largo plazo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Puedo operar este LED a 250mA de forma continua?

R: Puede hacerlo, pero solo si la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) se mantiene a 25°C o menos, según la curva de derating. En la mayoría de las aplicaciones automotrices prácticas con temperaturas ambientales más altas, la operación continua a 250mA probablemente excedería los límites térmicos. La corriente de operación recomendada es 140mA.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica "real" y la "eléctrica"?

R: La resistencia térmica eléctrica (Rth JS el) se mide utilizando el propio coeficiente de temperatura de Vf del LED como sensor. La resistencia térmica real (Rth JS real) se mide con un sensor externo. El método eléctrico es más común para los LEDs. La hoja de datos proporciona ambos; para la mayoría de los cálculos térmicos, usar el valor "real" (23 K/W) es más conservador.

P: ¿Cómo interpreto la clasificación de flujo luminoso para realizar un pedido?

R: El número de parte especifica un nivel de brillo Medio (M). Para un emparejamiento preciso del brillo en aplicaciones críticas, es posible que necesite especificar un lote de flujo particular (E6, F7, F8) con su proveedor, ya que el grado estándar "M" cubre un rango.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una Luz de Frenos Alta Central (CHMSL)

Un diseñador necesita 15 LEDs para un arreglo CHMSL. Elige el 2020-SR140DM-AM por su brillo, color y grado automotriz. Usando la Vf típica de 2.3V a 140mA, la caída de tensión total para una cadena en serie de 15 LEDs sería de 34.5V, requiriendo un convertidor elevador (boost) desde el sistema de 12V del vehículo. Alternativamente, podrían usar cadenas en paralelo impulsadas por un solo driver de corriente constante con resistencias de reparto de corriente, seleccionando cuidadosamente LEDs del mismo lote de Vf (ej., 2022) para garantizar un brillo uniforme. El diseño de la PCB incorpora la almohadilla de soldadura recomendada con una gran área de cobre conectada a la almohadilla térmica para disipación. Se ejecuta una simulación térmica usando la Rth JS de 23 K/W y la temperatura ambiente máxima esperada dentro de la ventana trasera (ej., 85°C) para verificar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 110°C para una larga vida útil.

12. Principio de Funcionamiento

Este es un diodo emisor de luz (LED) semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su voltaje de banda prohibida (aproximadamente 2.3V), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales AlInGaP para emisión roja). Este proceso de 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. La lente de epoxi encapsula el chip, proporciona protección mecánica y da forma a la salida de luz para lograr el ángulo de visión de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

El mercado de LEDs automotrices continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), permitiendo un menor consumo de energía y una carga térmica reducida. También hay una tendencia hacia la miniaturización (huella más pequeña que 2020) para diseños de luces más elegantes y la integración de múltiples chips (ej., RGB) en paquetes únicos para iluminación adaptativa. Además, los estándares de fiabilidad mejorados y las pruebas para nuevos factores de estrés, como la luz láser en entornos ricos en LiDAR, son cada vez más importantes. El movimiento hacia interfaces digitales estandarizadas (ej., SPI, I2C) para el control de LEDs en faros complejos de haz adaptativo (ADB) es otra tendencia significativa, aunque este componente en particular sigue siendo un dispositivo analógico impulsado por corriente.