Hoja de Datos del LED Super Rojo 2820-SR3501H-AM - Tamaño 2.8x2.0mm - Voltaje 2.45V - Potencia 0.86W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-SR3501H-AM es un LED Super Rojo de montaje superficial y alto brillo, específicamente diseñado para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Este componente forma parte de una familia de productos concebida para cumplir con estrictos estándares de fiabilidad y rendimiento de grado automotriz. Su función principal es proporcionar una fuente de luz roja intensa, eficiente y fiable para diversas funciones de señalización e iluminación dentro de un vehículo.

Las ventajas principales de este LED incluyen su calificación según los estándares AEC-Q102, que garantiza su robustez para el entorno automotriz, y su alta salida de flujo luminoso típico de 45 lúmenes con una corriente de accionamiento estándar. El dispositivo presenta un amplio ángulo de visión de 120 grados, lo que lo hace idóneo para aplicaciones que requieren una distribución angular amplia de la luz. Cumple con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos, reflejando las normativas medioambientales y de seguridad modernas.

El mercado objetivo es exclusivamente la iluminación automotriz, incluyendo, entre otros, la iluminación ambiental interior, las luces de freno altas centrales (CHMSL), las lámparas traseras combinadas y otras funciones de señalización donde un color rojo distintivo y una alta fiabilidad son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento fotométrico se centra en un flujo luminoso típico (Φ_v) de 45 lúmenes cuando se acciona a 350 mA. Esta medición tiene una tolerancia de ±8% y se toma con el pad térmico estabilizado a 25°C. La longitud de onda dominante (λ_d) es típicamente de 632 nm, definiendo su punto de color Super Rojo, con un rango especificado de 627 nm a 639 nm y una tolerancia de medición de ±1 nm. La distribución espacial de la luz se caracteriza por un amplio ángulo de visión (2φ) de 120 grados, con una tolerancia de ±5 grados. Este haz amplio es ideal para aplicaciones que necesitan una buena visibilidad desde varios ángulos.

2.2 Características Eléctricas

El voltaje directo (V_F) es un parámetro eléctrico clave, típicamente de 2.45 V a 350 mA, con un rango de 2.00 V a 2.75 V y una tolerancia de medición de ±0.05 V. El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua (I_F) de hasta 500 mA, con un máximo absoluto de 1500 mA para condiciones de sobretensión (ancho de pulso ≤10 μs, ciclo de trabajo 0.005). Es crucial tener en cuenta que este LEDno está diseñado para operación inversa; aplicar un voltaje inverso puede causar daños inmediatos.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es crítica para el rendimiento y la longevidad del LED. La resistencia térmica unión-punto de soldadura (R_thJS) se especifica mediante dos métodos: una medición real que arroja 12.8 K/W típico (máx. 16.2 K/W) y una medición eléctrica que arroja 10 K/W típico (máx. 13 K/W). La temperatura máxima permisible de la unión (T_J) es de 150°C. El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de un rango de temperatura ambiente de -40°C a +125°C. Un disipador de calor adecuado es esencial para mantener la temperatura de la unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se opera a corrientes más altas.

2.4 Fiabilidad y Especificaciones Ambientales

El LED cumple con varios puntos de referencia clave de fiabilidad. Tiene una clasificación de sensibilidad ESD de 2 kV (Modelo de Cuerpo Humano, HBM), que es estándar para componentes automotrices. Está calificado según AEC-Q102 Revisión A, el estándar global para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices. Además, cumple con los Criterios de Prueba de Azufre Clase A1, lo que indica resistencia a entornos de azufre corrosivo. El componente también cumple con RoHS, REACH y está libre de halógenos (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Su Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) es 2.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins). El 2820-SR3501H-AM utiliza tres criterios de clasificación independientes.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se agrupan según su salida de luz a 350 mA. El lote estándar para esta serie es F3, con un rango de flujo luminoso de 39 lm (mín.) a 45 lm (máx.). Otros lotes disponibles incluyen F4 (45-52 lm) y F5 (52-60 lm). Esto permite a los diseñadores seleccionar un nivel de brillo apropiado para su aplicación.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica para ayudar en el diseño del circuito y la adaptación de la fuente de alimentación. Los lotes incluyen 2022 (2.00-2.25 V), 2225 (2.25-2.50 V) y 2527 (2.50-2.75 V). Conocer el lote de V_Fayuda a predecir el consumo de energía y la carga térmica con mayor precisión.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color (longitud de onda dominante) se controla estrictamente mediante clasificación. Los grupos se definen como 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) y 3639 (636-639 nm). Esto garantiza un cambio de color mínimo entre LED individuales en una matriz, lo cual es crítico para aplicaciones estéticas y de señalización.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

La gráfica de Corriente Directa vs. Voltaje Directo muestra una relación exponencial característica. A 350 mA, la V_Ftípica es de 2.45V. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz es sub-lineal a corrientes más bajas y se vuelve más lineal a medida que aumenta la corriente, acercándose a una meseta cerca de la corriente máxima nominal. Esto resalta la importancia de accionar el LED en o cerca de su corriente recomendada para una eficiencia óptima.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Las gráficas de rendimiento muestran claramente el impacto de la temperatura. La curva de Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Unión tiene una pendiente negativa, lo que significa que V_Fdisminuye a medida que aumenta la temperatura (típicamente -2 mV/°C para LED rojos). Esto puede usarse para monitorear la temperatura de la unión. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye significativamente al aumentar la temperatura, un fenómeno conocido como "thermal droop". La curva de Longitud de Onda Relativa vs. Temperatura de Unión indica un ligero cambio en la longitud de onda dominante (típicamente 0.03-0.05 nm/°C para LED rojos AlInGaP) con la temperatura, que generalmente es mínimo para este sistema de materiales.

4.3 Reducción de Corriente Directa y Manejo de Pulsos

La Curva de Reducción de Corriente Directa es crítica para el diseño térmico. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura del pad de soldadura (T_S). A la temperatura máxima de operación T_Sde 125°C, la I_Fmáxima es de 500 mA. La corriente debe reducirse a temperaturas más altas del pad para evitar superar el límite de unión de 150°C. La gráfica de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible proporciona orientación para operación pulsada, mostrando la corriente de pulso pico (I_FP) permitida para un ancho de pulso (t_p) y ciclo de trabajo (D) dados, con el punto de soldadura a 25°C.

4.4 Distribución Espectral

La gráfica de Distribución Espectral Relativa confirma la naturaleza monocromática de este LED Super Rojo. La emisión se concentra en una banda estrecha centrada alrededor de 632 nm, prácticamente sin emisión en las regiones azul o verde. Esto resulta en un color rojo altamente saturado, ideal para funciones de señalización automotriz donde la pureza del color está regulada.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones Físicas

El LED utiliza un encapsulado de dispositivo de montaje superficial (SMD) 2820. El nombre denota las dimensiones aproximadas: 2.8 mm de longitud y 2.0 mm de ancho. El dibujo mecánico exacto proporciona dimensiones detalladas, incluyendo altura total, geometría de la lente y ubicación del marco de conexión. Las tolerancias son típicamente de ±0.1 mm a menos que se especifique lo contrario. El encapsulado está diseñado para ser compatible con equipos de montaje automático pick-and-place.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) dedicado para el diseño de PCB. Este patrón está optimizado para la formación confiable de juntas de soldadura durante la soldadura por reflujo y para una transferencia de calor efectiva desde el pad térmico del LED al PCB. Adherirse a este diseño recomendado es esencial para la estabilidad mecánica, el rendimiento eléctrico y, lo más importante, la gestión térmica. El diseño del pad incluye vías térmicas expuestas o un área de cobre para actuar como disipador de calor.

5.3 Identificación de Polaridad

El dibujo mecánico de la hoja de datos indica los terminales del ánodo y el cátodo. Típicamente, el encapsulado puede tener una marca como una muesca, un punto o una esquina biselada para identificar el cátodo. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje, ya que una conexión inversa impedirá el funcionamiento y probablemente dañará el dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil detallado de soldadura por reflujo para garantizar una fijación confiable sin dañar el LED. El perfil especifica parámetros clave: pendiente de precalentamiento, tiempo y temperatura de remojo, tiempo por encima del líquido (TAL), temperatura máxima y velocidad de enfriamiento. La temperatura máxima absoluta de soldadura es de 260°C durante 30 segundos. Seguir este perfil es crítico para evitar choque térmico, delaminación o defectos en las juntas de soldadura.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales incluyen: evitar estrés mecánico en la lente, prevenir la contaminación de la superficie óptica, utilizar procedimientos de manejo ESD apropiados (ya que está clasificado para 2kV HBM) y asegurar que el dispositivo se almacene en un ambiente seco según su clasificación MSL 2 antes de su uso. El LED no debe operarse por debajo de 50 mA como se indica en la curva de reducción.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

Los componentes deben almacenarse en sus bolsas originales barrera de humedad con desecante a temperaturas entre -40°C y +125°C, en un ambiente no corrosivo. Una vez abierta la bolsa, los componentes clasificados MSL 2 deben montarse dentro de un plazo específico (típicamente 1 año a<30°C/60% HR) o ser re-horneados según las instrucciones del fabricante para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" durante el reflujo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

Los LED se suministran en cinta y carrete, que es el estándar para el montaje SMD automatizado. La información de embalaje detalla las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y la orientación del componente. Esto garantiza la compatibilidad con los sistemas de alimentación estándar en las líneas de montaje.

7.2 Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza 2820-SR3501H-AM se descifra de la siguiente manera:

• 2820: Familia de producto y tamaño del encapsulado (2.8mm x 2.0mm).
• SR: Color (Super Rojo).
• 350: Corriente de prueba en miliamperios (350 mA).
• 1: Tipo de marco de conexión (1 = Chapado en oro).
• H: Nivel de brillo (H = Alto).
• AM: Designa el grado de aplicación Automotriz.

Esta convención de nomenclatura permite una identificación precisa de los atributos clave del componente.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación automotriz. Los usos específicos incluyen:

• Señalización Exterior: Luces traseras, luces de freno, luces de freno altas centrales (CHMSL), intermitentes.
• Iluminación Interior: Retroiluminación del tablero, iluminación de interruptores, iluminación ambiental, indicadores de advertencia.

Su calificación AEC-Q102 y resistencia al azufre lo hacen adecuado para ubicaciones exteriores o bajo el capó severas donde los extremos de temperatura, la humedad y la exposición química son una preocupación.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Accionamiento: Se recomienda encarecidamente un accionador de corriente constante sobre una fuente de voltaje constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El accionador debe diseñarse para acomodar el rango del lote de V_F.

La Gestión Térmicaes el aspecto más crítico del diseño. El PCB debe proporcionar una ruta térmica adecuada desde los pads de soldadura del LED hasta un disipador de calor o el plano de tierra de la placa. Utilice la resistencia térmica proporcionada (R_thJS) y la curva de reducción para calcular el diseño térmico necesario para mantener T_Jpor debajo de 150°C en las peores condiciones.

Diseño Óptico: El ángulo de visión de 120 grados puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para dar forma al haz para aplicaciones específicas, como crear una apariencia de iluminación uniforme o una señal enfocada.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED rojos estándar de grado comercial, la serie 2820-SR3501H-AM ofrece ventajas distintivas para uso automotriz:

• Fiabilidad: La calificación AEC-Q102 implica pruebas de estrés rigurosas (vida útil a alta temperatura, ciclado térmico, resistencia a la humedad, etc.) que van mucho más allá de las especificaciones comerciales.
• Rango de Temperatura Extendido: La operación de -40°C a +125°C es esencial para entornos automotrices, mientras que los LED comerciales típicamente llegan hasta +85°C.
• Clasificación de Color y Flujo: Una clasificación más estricta garantiza consistencia en apariencia y rendimiento en todas las unidades de un conjunto de iluminación del vehículo.
• Resistencia al Azufre: El cumplimiento de la prueba de azufre Clase A1 protege contra la corrosión por gases que contienen azufre presentes en algunos entornos automotrices (por ejemplo, de neumáticos o ciertos sellos).
• Trazabilidad: Los componentes de grado automotriz típicamente tienen requisitos de trazabilidad más estrictos a lo largo de la cadena de suministro.

Su principal diferenciador es esta robustez certificada para el ecosistema automotriz.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo accionar este LED directamente desde una batería de coche de 12V?

R: No. El LED requiere un accionador de corriente constante. Conectarlo directamente a 12V causaría una sobrecorriente catastrófica y una falla inmediata. Es obligatorio un circuito accionador (lineal o conmutado) que regule la corriente a 350 mA (u otro nivel deseado dentro de las especificaciones).

P: ¿Cuál es el propósito del marco de conexión chapado en oro (Tipo "1")?

R: El chapado en oro proporciona una resistencia superior a la corrosión y una excelente soldabilidad a lo largo del tiempo, lo cual es importante para la fiabilidad a largo plazo en entornos automotrices severos. También garantiza una conexión eléctrica estable y de baja resistencia.

P: ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica (Real vs. Eléctrico)?

R: El valor "Real" (12.8 K/W) se mide directamente utilizando un método de prueba térmica. El valor "Eléctrico" (10 K/W) se deriva de la característica de voltaje directo sensible a la temperatura. Para un diseño térmico conservador, es aconsejable utilizar el valor "Real" más alto o el valor máximo especificado (16.2 K/W) en los cálculos.

P: ¿Siempre se requiere un disipador de calor?

R: Depende de la corriente de accionamiento, la temperatura ambiente y el diseño del PCB. A la corriente completa de 500 mA y/o en altas temperaturas ambientales, una ruta térmica efectiva (a través del PCB hacia un disipador o un área grande de cobre) es absolutamente necesaria para mantenerse dentro del límite de temperatura de la unión. A corrientes más bajas y en ambientes frescos, el PCB en sí puede ser suficiente.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario: Diseñar una matriz de luz de freno alta montada (CHMSL).

Un diseñador necesita crear una CHMSL utilizando 10 LED. El objetivo es un brillo y color uniformes, operando desde el sistema de 12V del vehículo, con una temperatura máxima del punto de soldadura de 100°C.

Pasos:

1. Diseño Eléctrico: Elegir un accionador de corriente constante capaz de suministrar ~3.5A total (10 x 350mA). El voltaje de salida del accionador debe ser mayor que la suma de la V_Fmáxima de la cadena en serie. Para 10 LED en serie con V_F(máx)=2.75V, el accionador necesita >27.5V de salida. Alternativamente, usar cadenas en paralelo con resistencias de balasto o accionadores individuales.
2. Diseño Térmico: Usando la curva de reducción, a T_S=100°C, la I_Fcontinua máxima es ~520 mA, por lo que 350 mA es segura. Calcular la impedancia térmica requerida desde la unión al ambiente: ΔT = T_J(máx)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Potencia por LED P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W. R_thJArequerida ≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 K/W. Dado que R_thJSes ~12.8 K/W, el PCB y el ambiente deben proporcionar R_thSA≤ 45.5 K/W.
3. Óptica/Mecánica: Colocar los LED en el PCB según el diseño de pads recomendado. Diseñar una guía de luz o difusor para mezclar la luz de las 10 fuentes discretas en una sola barra de luz uniforme según lo requieren las regulaciones.
4. Clasificación: Especificar lotes estrictos para flujo luminoso (por ejemplo, F3 o F4) y longitud de onda dominante (por ejemplo, 3033) para garantizar que los 10 LED coincidan estrechamente.

12. Principio de Funcionamiento

El 2820-SR3501H-AM se basa en un sistema de material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Cuando se aplica un voltaje directo que excede la energía de la banda prohibida del material a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se inyectan en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP está diseñada para producir fotones con una longitud de onda centrada alrededor de 632 nm, que el ojo humano percibe como un color rojo saturado. La lente de epoxi encapsula el chip semiconductor, proporciona protección ambiental y da forma a la luz emitida en el ángulo de visión de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la iluminación LED automotriz, incluyendo las funciones de señalización roja, es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia (encapsulados más pequeños con mayor salida de luz) y una fiabilidad mejorada. También hay un movimiento hacia accionadores LED inteligentes integrados con capacidades de diagnóstico y comunicación (por ejemplo, vía bus LIN o CAN). Además, el impulso hacia módulos de iluminación estandarizados y escalables está influyendo en el diseño del encapsulado y óptico. El encapsulado 2820 representa una plataforma madura y fiable, mientras que diseños más nuevos pueden centrarse en encapsulados a escala de chip (CSP) o módulos multi-chip integrados para una mayor flexibilidad y rendimiento de diseño.