Hoja de Datos del LED Amarillo 2820-UY2001M-AM - Paquete SMD 2.8x2.0mm - Voltaje Directo 2.4V - Flujo Luminoso 33lm - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-UY2001M-AM representa un componente LED de montaje superficial de alta fiabilidad, diseñado específicamente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Este dispositivo se caracteriza por su huella compacta de paquete SMD 2820, entregando un flujo luminoso típico de 33 lúmenes a una corriente de operación estándar de 200mA. La emisión principal de luz se encuentra en el espectro amarillo, con una longitud de onda dominante centrada alrededor de 589nm. Un diferenciador clave de este producto es su conformidad con el riguroso estándar de calificación AEC-Q102 Rev A para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices, garantizando rendimiento y longevidad bajo las duras condiciones ambientales típicas de la industria automotriz. Certificaciones adicionales incluyen la adhesión a los criterios de fabricación RoHS, REACH y libre de halógenos, convirtiéndolo en una opción adecuada para diseños modernos y ecológicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de esta serie de LED radican en su robustez de grado automotriz y su rendimiento fotométrico optimizado. El dispositivo presenta una alta tolerancia a la descarga electrostática (ESD) de 2KV (HBM), mejorando su fiabilidad de manejo y montaje. Su amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona una excelente distribución espacial de la luz, lo cual es crucial para aplicaciones como iluminación ambiental interior, iluminación del tablero de instrumentos y luces de señalización exterior donde se requiere un brillo uniforme. El mercado objetivo principal es el sector automotriz, incluyendo proveedores de nivel 1 y OEMs que desarrollan módulos de iluminación para vehículos de pasajeros, camiones comerciales y motocicletas. Sus especificaciones de fiabilidad también lo convierten en un candidato para otros mercados de alta fiabilidad, como luces indicadoras industriales y señalización exterior donde el rendimiento a largo plazo es crítico.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos es esencial para un diseño de circuito y una integración de sistema adecuados.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro fotométrico central es el flujo luminoso (Φ_v), especificado con un valor típico de 33 lúmenes a I_F= 200mA. Los valores mínimo y máximo son 27 lm y 45 lm respectivamente, con una tolerancia de medición de ±8%. La longitud de onda dominante (λ_d) es típicamente de 589nm, con un rango de 585nm a 594nm y una tolerancia ajustada de ±1nm. Esto sitúa la emisión firmemente en la región de color amarillo. La distribución espacial de la luz se define por un amplio ángulo de visión de 120 grados, medido en los puntos de media intensidad (donde la intensidad luminosa es el 50% del valor pico). Este parámetro tiene una tolerancia de ±5°.

2.2 Características Eléctricas

El voltaje directo (V_F) es un parámetro crítico para el diseño de la fuente de alimentación y la gestión térmica. A la corriente de operación típica de 200mA, V_Fes de 2.4V, con un rango de 2.00V a 2.75V (tolerancia ±0.05V). La corriente directa continua recomendada (I_F) es de 200mA, con una clasificación absoluta máxima de 250mA. Para condiciones de sobretensión, el dispositivo puede soportar una corriente pico (I_FM) de 1000mA para pulsos ≤10μs con un ciclo de trabajo muy bajo (D=0.005). Es importante señalar que este LED no está diseñado para operación en polarización inversa.

2.3 Características Térmicas

La disipación de calor efectiva es primordial para el rendimiento y la vida útil del LED. La resistencia térmica desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura (R_thJS) se proporciona en dos valores: 32 K/W (típico, medición real) y 28 K/W (típico, medición eléctrica). La temperatura máxima permisible de la unión (T_J) es de 150°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación (T_opr) de -40°C a +125°C, lo cual es estándar para componentes automotrices. La disipación de potencia (P_d) tiene una clasificación máxima de 687.5 mW.

3. Explicación del Sistema de Binning

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LEDs se clasifican en bins. La serie 2820-UY2001M-AM utiliza un sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se categoriza en tres bins: F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm) y F3 (39-45 lm). El sufijo del número de parte "M" indica un nivel de brillo Medio, que típicamente corresponde al bin F1 o al extremo inferior del bin F2.

3.2 Binning de Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica en bins para ayudar en la igualación de corriente en arreglos de múltiples LEDs. Los bins son: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) y 2527 (2.50-2.75V).

3.3 Binning de Longitud de Onda Dominante

Los bins de longitud de onda dominante aseguran uniformidad de color: 8588 (585-588nm), 8891 (588-591nm) y 9194 (591-594nm). El código de color "UY" significa el grupo amarillo, que abarca estos bins.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos esenciales para predecir el rendimiento en condiciones no estándar.

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

El gráfico de Corriente Directa vs. Voltaje Directo muestra una relación exponencial típica de diodo. A 200mA, el voltaje se agrupa alrededor de 2.4V. El gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa es sub-lineal; el flujo aumenta con la corriente pero comienza a saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El gráfico de Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de la Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo; V_Fdisminuye linealmente a medida que aumenta la temperatura (aproximadamente -2 mV/°C). Esto puede usarse para la estimación de la temperatura de la unión. El gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de la Unión muestra una disminución significativa en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. A 125°C, el flujo es solo aproximadamente del 60-70% de su valor a 25°C, destacando la necesidad crítica de una gestión térmica efectiva. El gráfico de Longitud de Onda Relativa vs. Temperatura de la Unión indica un ligero corrimiento al rojo (aumento en la longitud de onda) con el aumento de la temperatura.

4.3 Distribución Espectral y Derating

El gráfico de Distribución Espectral Relativa confirma un pico de emisión monocromática amarilla alrededor de 589nm con componentes espectrales no deseados mínimos. La Curva de Derating de Corriente Directa dicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S). A la T_Smáxima de 125°C, la corriente debe reducirse a 250mA (el máximo absoluto). Para una operación confiable, se recomienda operar significativamente por debajo de este límite.

4.4 Capacidad de Manejo de Pulsos

El gráfico de Manejo de Pulsos Permisible define la corriente pico de pulso (I_FP) permitida para un ancho de pulso (t_p) y ciclo de trabajo (D) dados. Para pulsos muy cortos (ej., 10μs), la corriente puede exceder en gran medida el máximo en DC. Esto es relevante para aplicaciones de atenuación por PWM.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El LED está alojado en un paquete SMD 2820. Las dimensiones nominales son 2.8mm de largo y 2.0mm de ancho. La altura exacta y el dibujo dimensional detallado, incluyendo la forma de la lente y la ubicación del marco de conexión, se proporcionan en el dibujo mecánico, con tolerancias estándar de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se recomienda un diseño de patrón de soldadura para garantizar una soldadura confiable y un rendimiento térmico óptimo. El diseño incluye almohadillas para los dos ánodos/cátodos eléctricos y una almohadilla térmica central para disipación de calor. Adherirse a esta huella es crucial para la estabilidad mecánica y la transferencia de calor desde la almohadilla térmica del LED hacia la PCB.

5.3 Identificación de Polaridad

La polaridad (ánodo y cátodo) está marcada en el dispositivo, típicamente con un indicador visual como una muesca, un punto o una esquina chaflanada. El dibujo mecánico de la hoja de datos especifica esta marca. Se debe observar la polaridad correcta durante el montaje para prevenir daños.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El componente es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo por infrarrojos o convección. La temperatura máxima pico de soldadura no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe limitarse a un máximo de 30 segundos. Es aplicable un perfil estándar de calentamiento, precalentamiento, reflujo y enfriamiento para soldadura sin plomo (SnAgCu). El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) está clasificado en Nivel 2, lo que significa que el dispositivo puede estar expuesto a las condiciones del piso de fábrica hasta por un año antes de la soldadura sin requerir horneado.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones clave incluyen: Evitar aplicar voltaje inverso. Utilizar circuitos limitadores de corriente; no alimentar directamente desde una fuente de voltaje. Implementar procedimientos adecuados de manejo de ESD durante el montaje. Asegurar que la almohadilla térmica esté correctamente soldada al área de cobre de la PCB para una disipación de calor efectiva. No exceder las clasificaciones absolutas máximas de corriente, voltaje o temperatura.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento (T_stg) es de -40°C a +125°C. Para almacenamiento a largo plazo que exceda la vida útil en piso MSL-2, los dispositivos deben almacenarse en un ambiente seco o en bolsas con barrera de humedad con desecante.

7. Empaquetado e Información de Pedido

7.1 Especificación de Empaquetado

Los LEDs se suministran en cinta y carrete para montaje automatizado pick-and-place. La información de empaquetado detalla las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y la orientación de los componentes en la cinta.

7.2 Sistema de Numeración de Parte

El número de parte 2820-UY2001M-AM se decodifica de la siguiente manera:

• 2820: Familia de producto y tamaño del paquete (2.8mm x 2.0mm).
• UY: Color (Amarillo).
• 200: Corriente de prueba en miliamperios (200mA).
• 1: Tipo de marco de conexión (1 = Bañado en oro).
• M: Nivel de brillo (M = Medio).
• AM: Designa el grado de aplicación Automotriz.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal esiluminación automotriz. Usos específicos incluyen:

• Iluminación Interior:Retroiluminación del tablero, iluminación de interruptores, luces de pasos de rueda, iluminación ambiental.
• Señalización Exterior:Luces de freno montadas en alto central (CHMSL), luces de marcador lateral, indicadores de giro (a menudo en combinación con otros colores o lentes).
• Retroiluminación de Pantallas:Iconos del cuadro de instrumentos, botones del sistema de infoentretenimiento.

8.2 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica:Este es el aspecto más crítico. Utilice una PCB con vías térmicas adecuadas bajo la almohadilla térmica conectadas a planos de tierra internos o disipadores de calor dedicados. Calcule la temperatura de unión esperada usando R_thJSy la disipación de potencia (P_d= V_F* I_F). Mantenga T_Jmuy por debajo de 150°C para una larga vida útil.
Circuito de Conducción:Utilice un controlador de corriente constante, no una fuente de voltaje constante, para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El controlador debe estar clasificado para el rango de voltaje automotriz (típicamente 9-16V con transitorios de descarga de carga). Considere la atenuación por PWM para el control de brillo, haciendo referencia a las capacidades de manejo de pulsos.
Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para dar forma al haz para aplicaciones específicas como luces indicadoras.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs amarillos estándar de grado comercial, la serie 2820-UY2001M-AM ofrece ventajas distintivas:

• Conformidad AEC-Q102:Este es el diferenciador clave, que implica pruebas rigurosas de ciclado de temperatura, humedad, vida útil operativa a alta temperatura (HTOL) y otros factores de estrés no requeridos para piezas de consumo.
• Rango de Temperatura Extendido:La operación desde -40°C a +125°C es esencial para aplicaciones en el compartimento del motor o exteriores automotrices.
• Resistencia al Azufre:La hoja de datos especifica Criterios de Prueba de Azufre Clase A1, indicando resistencia a atmósferas corrosivas encontradas en algunos entornos automotrices e industriales.
• Binning Controlado:Un binning más ajustado en flujo, voltaje y longitud de onda asegura una mejor consistencia en los módulos de iluminación automotriz, donde la igualación de color y brillo es crítica.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es el voltaje directo típico a 200mA?
R1: El voltaje directo típico (V_F) es de 2.4 voltios, con un rango de 2.00V a 2.75V dependiendo del bin de voltaje.

P2: ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 3.3V?
R2: No directamente. Dado que V_Fes ~2.4V, se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie o, preferiblemente, un controlador de corriente constante para establecer la corriente a 200mA desde un riel de 3.3V. Un cálculo simple de resistencia es R = (V_fuente- V_F) / I_F.

P3: ¿Cuánto cae la salida de luz a alta temperatura?
R3: Haciendo referencia al gráfico de rendimiento, el flujo luminoso relativo cae aproximadamente al 60-70% de su valor a 25°C cuando la temperatura de la unión alcanza los 125°C. Esto subraya la necesidad de un excelente diseño térmico.

P4: ¿Es este LED adecuado para atenuación por PWM?
R4: Sí, es adecuado. Se debe consultar el gráfico de Manejo de Pulsos Permisible para asegurar que la corriente pico y el ancho de pulso utilizados en el esquema PWM no excedan el área de operación segura. Las frecuencias típicas de PWM están en el rango de cientos de Hz a varios kHz.

P5: ¿Qué significa el sufijo "AM"?
R5: El sufijo "AM" denota explícitamente que este componente está calificado y destinado para aplicaciones Automotrices, cumpliendo con los estándares relevantes de la industria (AEC-Q102).

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un arreglo de múltiples LEDs para una tira de luz ambiental interior automotriz que requiere iluminación amarilla uniforme.
Pasos de Diseño:
1. Diseño Eléctrico:Determine la configuración del arreglo (serie/paralelo). Para corriente uniforme, una cadena en serie es la mejor. Si hay 12V disponibles, hasta 4 LEDs (4 * 2.4V = 9.6V) podrían colocarse en serie con una resistencia limitadora de corriente o un controlador lineal de corriente constante. Para más LEDs, se recomienda un controlador conmutado de corriente constante.
2. Diseño Térmico:Calcule la potencia total: 4 LEDs * (2.4V * 0.2A) = 1.92W. Diseñe la PCB con un área grande de cobre en la capa donde se conectan las almohadillas térmicas de los LEDs, utilizando múltiples vías térmicas para distribuir el calor a otras capas.
3. Óptica/Mecánica:Coloque los LEDs con un paso que, combinado con su haz de 120°, cree una línea de luz continua. Una cubierta difusora ayudará a mezclar los puntos individuales de los LEDs.
4. Selección de Componentes:Especifique los códigos de bin exactos (ej., F1 para flujo, 8891 para longitud de onda) en la orden de compra para garantizar la consistencia de color y brillo a lo largo de la producción.

12. Principio de Operación

Este LED es un dispositivo fotónico semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su energía de banda prohibida a través del ánodo y el cátodo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales como InGaN o AlInGaP para luz amarilla). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. La luz se extrae luego a través de la lente de epoxi o silicona del paquete, que también proporciona protección ambiental y determina el ángulo de visión.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en LEDs automotrices como esta serie es hacia:
Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en materiales y paquetes apuntan a entregar más lúmenes por vatio, reduciendo la carga eléctrica y los desafíos térmicos.
Mayor Densidad de Potencia:Paquetes más pequeños que entregan mayor flujo, permitiendo diseños de iluminación más compactos y estilizados.
Fiabilidad y Pruebas Mejoradas:Calificaciones AEC más estrictas y la introducción de nuevas pruebas para modos de fallo emergentes (ej., resistencia al azufre más agresiva).
Soluciones Integradas:El crecimiento de módulos LED con controladores integrados, controladores e interfaces de comunicación (LIN, CAN) en lugar de componentes discretos. Si bien esta parte es un emisor discreto, encaja en el ecosistema más amplio de estos módulos avanzados.