Hoja de Datos del LED SMD 2820 - 2.8x2.0mm - Color Ámbar - 3.25V Típico - 0.975W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-PA3001M-AM es un LED de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones exigentes, especialmente en el sector de iluminación automotriz. Este LED utiliza tecnología de conversión de fósforo para producir una salida de color ámbar distintiva. Sus ventajas principales incluyen una huella compacta de encapsulado 2820, una construcción robusta adecuada para entornos automotrices y el cumplimiento de estándares industriales estrictos como AEC-Q102, RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. El mercado objetivo principal es la iluminación exterior e interior automotriz, donde la fiabilidad, la consistencia del color y el rendimiento bajo diversas condiciones térmicas son críticos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento clave del LED se define bajo una corriente de prueba estándar de 300 mA. A esta corriente de accionamiento, el flujo luminoso típico es de 75 lúmenes (lm), con un mínimo de 60 lm y un máximo de 90 lm. La longitud de onda dominante se define por sus coordenadas de cromaticidad, con una CIE-x típica de 0.575 y una CIE-y de 0.418, ubicándolo firmemente en la región ámbar del espectro de color. La tensión directa (Vf) típicamente mide 3.25 voltios, con un rango de 2.75V a 3.75V a 300 mA. Este parámetro es crucial para el diseño del driver y los cálculos de gestión térmica. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, asegurando una buena distribución espacial de la luz.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Propiedades Térmicas

Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, el dispositivo no debe operarse más allá de sus Límites Absolutos Máximos. La corriente directa continua máxima es de 350 mA, con una capacidad de corriente de pico de 750 mA para pulsos ≤10 μs. La disipación de potencia máxima es de 1225 mW. La temperatura de unión (Tj) no debe exceder los 150°C, con un rango de temperatura de operación de -40°C a +125°C. La gestión térmica es una consideración clave de diseño; la resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura se especifica con dos valores: una medición eléctrica (Rth JS el) de 15 K/W y una medición real (Rth JS real) de 22 K/W. El valor real más alto debe usarse para un modelado térmico preciso en la aplicación.

3. Explicación del Sistema de Binning

Los LEDs se clasifican en bins para garantizar la consistencia en parámetros clave, lo cual es vital para aplicaciones que requieren una apariencia y rendimiento uniformes.

3.1 Binning de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se categoriza en los bins F6, F7 y F8, que representan rangos de flujo mínimo a máximo de 60-70 lm, 70-80 lm y 80-90 lm, respectivamente. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs según el nivel de brillo requerido para su aplicación específica.

3.2 Binning de Tensión Directa

La tensión directa se clasifica en bins para ayudar en el diseño del circuito y agrupar LEDs con características eléctricas similares. Los bins incluyen 2730 (2.75V-3.00V), 3032 (3.00V-3.25V), 3235 (3.25V-3.50V) y 3537 (3.50V-3.75V). Emparejar bins de Vf puede ayudar a lograr una distribución de corriente más uniforme en matrices de múltiples LEDs.

3.3 Binning de Color

El color ámbar está estrictamente controlado dentro de regiones de cromaticidad específicas en el diagrama CIE 1931. Se definen dos bins principales, YA e YB, con límites de coordenadas precisos. El bin YA cubre un ámbar más amarillento, mientras que el bin YB cubre un ámbar más rojizo. La tabla de coordenadas proporcionada permite a los diseñadores especificar el punto de color exacto requerido para su aplicación, asegurando la consistencia visual entre múltiples unidades o productos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso vs. Corriente

La gráfica de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación exponencial característica. Comprender esta curva es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente. La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero comienza a mostrar signos de saturación y eficiencia reducida a corrientes más altas, enfatizando la importancia de operar dentro de las condiciones recomendadas.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El rendimiento de un LED se ve significativamente afectado por la temperatura. La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión muestra una clara disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Por ejemplo, a 125°C, el flujo puede ser solo del 70-80% de su valor a 25°C. La gráfica de Tensión Directa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo, donde Vf disminuye linealmente al aumentar la temperatura. Esta propiedad a veces se utiliza para la detección de temperatura. Las gráficas de Desplazamiento de Cromaticidad vs. Temperatura de Unión indican cómo el punto de color ámbar puede desplazarse ligeramente con la temperatura, lo cual es una consideración para aplicaciones críticas en color.

4.3 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La gráfica de Distribución Espectral Relativa confirma el color ámbar, mostrando un pico amplio en la región amarillo-naranja con una emisión mínima en el espectro azul, como se espera de un LED convertido por fósforo. El Diagrama Típico de Características de Radiación ilustra la distribución espacial de intensidad, confirmando el ángulo de visión de 120° donde la intensidad cae a la mitad de su valor máximo a ±60° desde la línea central.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED está alojado en un encapsulado 2820, que mide 2.8mm de largo y 2.0mm de ancho. El dibujo mecánico detallado proporciona todas las dimensiones críticas, incluida la altura de la lente, el tamaño de las almohadillas y las tolerancias (típicamente ±0.1mm). Esta información es necesaria para el diseño de la huella en el PCB y para garantizar el espacio libre adecuado en el ensamblaje final.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Soldadura

Un dibujo dedicado muestra el diseño óptimo del patrón de pistas (almohadilla de soldadura) en el PCB. Seguir esta recomendación es crucial para lograr uniones de soldadura fiables, una transferencia térmica adecuada desde la almohadilla térmica del LED al PCB, y para prevenir el efecto "tombstoning" o desalineación durante la soldadura por reflujo. El diseño típicamente incluye una almohadilla térmica central para disipación de calor y dos almohadillas más pequeñas para ánodo/cátodo.

5.3 Identificación de Polaridad

La hoja de datos indica las marcas de polaridad en el propio dispositivo. La orientación correcta durante la colocación es esencial para que el LED funcione. El cátodo típicamente está marcado, a menudo con una muesca, una marca verde o un tamaño/forma de almohadilla diferente.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos. Típicamente se proporciona un gráfico detallado del perfil de reflujo, mostrando las etapas recomendadas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento. Adherirse a este perfil previene daños térmicos al encapsulado del LED, las uniones de soldadura y el chip interno.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales de manejo incluyen evitar estrés mecánico en la lente, proteger el dispositivo de descargas electrostáticas (ESD clasificado a 8kV HBM) y almacenar en un ambiente seco (MSL 2). El dispositivo no está diseñado para operación con tensión inversa. La curva de reducción de corriente directa es crítica: a medida que aumenta la temperatura de la almohadilla de soldadura, la corriente continua máxima permitida debe reducirse. Por ejemplo, a una temperatura de almohadilla de 125°C, la corriente máxima es de 350 mA.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

Los LEDs se suministran en cinta y carrete para ensamblaje automatizado. La información de embalaje detalla 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 necesarios para programar las máquinas pick-and-place.

7.2 Número de Parte y Código de Pedido

El número de parte 2820-PA3001M-AM sigue una estructura específica que codifica atributos clave como el tamaño del encapsulado (2820), el color (PA para Ámbar por Fósforo), la corriente nominal (300mA) y otros códigos internos. La información de pedido aclara cómo especificar los bins deseados para flujo luminoso (código F), tensión directa (código V) y color (código C) para obtener el rendimiento exacto requerido.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación automotriz. Esto incluye luces de circulación diurna (DRL), intermitentes, luces de posición laterales, iluminación ambiental interior y luces de freno altas centrales (CHMSL). Su color ámbar y alta fiabilidad lo hacen ideal para funciones de señalización críticas para la seguridad.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los factores clave de diseño incluyen:

• Gestión Térmica:Utilice un PCB con vías térmicas adecuadas bajo la almohadilla térmica, posiblemente conectadas a un área de cobre o un disipador de calor, para mantener baja la temperatura de unión y preservar la salida de luz y la longevidad.
• Circuito de Accionamiento:Implemente un driver de corriente constante adecuado para el rango de Vf del LED y capaz de proporcionar hasta 350 mA. Considere la protección contra corrientes de irrupción.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° puede requerir ópticas secundarias (lentes, reflectores) para dar forma al haz en aplicaciones específicas como intermitentes.
• Protección Ambiental:Para aplicaciones exteriores, asegúrese de que el LED esté adecuadamente protegido contra la humedad y los contaminantes, a menudo mediante un recubrimiento conformado o encapsulación dentro de un conjunto de lámpara sellado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs ámbar estándar no automotrices, la serie 2820-PA3001M-AM ofrece ventajas distintivas:

• Calificación Automotriz (AEC-Q102):Se somete a pruebas rigurosas de ciclado térmico, humedad, vida operativa a alta temperatura (HTOL) y otros esfuerzos, asegurando fiabilidad en el entorno automotriz hostil.
• Resistencia al Azufre (Clase A1):Probado y certificado para resistir atmósferas que contienen azufre, que es un modo de fallo común en ciertas regiones geográficas o entornos industriales.
• Libre de Halógenos:Cumple con las regulaciones ambientales que restringen el contenido de bromo y cloro.
• Binning Consistente:Un binning estricto en flujo, tensión y color garantiza un rendimiento predecible y una apariencia uniforme en aplicaciones con múltiples LEDs, algo menos garantizado con piezas de grado comercial.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el consumo de energía real de este LED?

R: En el punto de operación típico de 300 mA y 3.25V, la potencia eléctrica es de 0.975 Vatios. Sin embargo, la clasificación de disipación de potencia máxima de 1.225W considera la energía total, incluyendo la porción no radiante (calor).

P: ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica (15 K/W y 22 K/W)?

R: Use el valor más alto (22 K/W, Rth JS real) para el diseño térmico. El valor más bajo (15 K/W) se deriva de un método de medición eléctrica y puede no representar completamente la ruta térmica en una aplicación real soldada.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de tensión constante?

R: Se desaconseja firmemente. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente. Un pequeño cambio en la tensión directa (debido a la temperatura o variación del bin) puede causar un gran cambio en la corriente con una fuente de tensión constante, pudiendo llevar a una fuga térmica y fallo del dispositivo. Utilice siempre un driver de corriente constante.

P: La hoja de datos muestra una clasificación de corriente de pico. ¿Puedo usar esto para operación pulsada?

R: Sí, para pulsos cortos. La gráfica de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible muestra la corriente pico permisible (IFP) para varios anchos de pulso (tp) y ciclos de trabajo (D). Por ejemplo, con un ciclo de trabajo del 1%, se permiten corrientes pico mucho más altas que 350 mA para pulsos muy cortos.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario: Diseñar un grupo de intermitentes traseros automotrices utilizando 6 LEDs.

1. Especificación Objetivo:Cumplir con los requisitos fotométricos regulatorios (intensidad, color).

2. Selección del LED:Elija el bin F7 para flujo (70-80 lm) y el bin YB para un tono ámbar específico. Seleccione el bin de Vf 3032 para un diseño de driver predecible.

3. Diseño Térmico:Diseñe un PCB con una capa de cobre de 2 onzas y una matriz de vías térmicas directamente bajo la almohadilla térmica de cada LED, conectadas a un gran plano de cobre trasero que actúe como disipador. Use la curva de reducción para asegurar que la temperatura de la almohadilla se mantenga por debajo de 100°C a una ambiente de 85°C para permitir el accionamiento completo a 300mA.

4. Diseño Eléctrico:Use un solo driver de corriente constante capaz de 1.8A (6 * 300mA). Conecte los 6 LEDs en serie para asegurar una corriente idéntica a través de cada uno, requiriendo una tensión de salida del driver > 6 * 3.75V (Vf máx) = 22.5V.

5. Óptica/Mecánica:Diseñe una carcasa con una lente difusora para mezclar la luz de las 6 fuentes discretas en un área iluminada uniforme, cumpliendo con los ángulos de visión requeridos para intermitentes.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Este LED es un dispositivoámbar convertido por fósforo (PCA)Probablemente utiliza un chip semiconductor azul o cercano al UV. Esta luz primaria del chip no se emite directamente. En su lugar, excita una capa de material de fósforo depositado sobre o alrededor del chip. Este fósforo absorbe los fotones de mayor energía azul/UV y re-emite fotones de menor energía a través de un espectro más amplio, predominantemente en las regiones amarilla, naranja y roja. La combinación de la luz azul no convertida restante y la emisión amarillo-roja del fósforo resulta en el color ámbar percibido. Este método permite un ajuste preciso de las coordenadas de color ajustando la composición y el grosor del fósforo, ofreciendo ventajas en consistencia y estabilidad del color en comparación con los LEDs semiconductores ámbar directos.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

El mercado de iluminación LED automotriz continúa evolucionando con varias tendencias claras que influyen en dispositivos como la serie 2820:

• Mayor Eficiencia (lm/W):Las mejoras continuas en la epitaxia de semiconductores, la eficiencia del fósforo y el diseño del encapsulado impulsan una mayor eficacia luminosa, permitiendo luces más brillantes o un menor consumo de energía.
• Miniaturización:Si bien el 2820 es un encapsulado estándar, existe un impulso hacia encapsulados más pequeños y de alta densidad de potencia (por ejemplo, 2016, 1515) para permitir diseños de lámparas más elegantes y compactos.
• Fiabilidad y Robustez Mejoradas:Estándares como AEC-Q102 se están convirtiendo en la base. Un mayor desarrollo se centra en una resistencia mejorada a factores de estrés específicos como descargas electrostáticas (ESD), polarización inversa y entornos químicos hostiles.
• Iluminación Inteligente y Adaptativa:Los LEDs se están volviendo integrales para sistemas avanzados como los haces de conducción adaptativos (ADB) y los faros pixelados. Esto impulsa la demanda de LEDs con capacidades de conmutación más rápidas y un control óptico más estricto, aunque el 2820 es más adecuado para funciones de señalización convencionales.
• Ajuste de Color y Gama Expandida:Para la iluminación ambiental interior, existe un creciente interés en LEDs multicolor o de blanco ajustable, más allá de los LEDs de color fijo como este dispositivo ámbar.