Hoja de Datos del LED Rojo 2820 - Paquete SMD 2.8x2.0mm - 2.4V Típico - 70lm @ 350mA - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

La serie 2820 representa un LED rojo de montaje superficial (SMD) de alto brillo, diseñado específicamente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Este componente está diseñado para cumplir con los estrictos estándares de la industria automotriz, ofreciendo un rendimiento fiable en un paquete SMD compacto. Su aplicación principal es en iluminación de señalización e interior automotriz, donde se requieren de forma crítica una salida de color consistente, alta fiabilidad y una larga vida operativa.

Las ventajas principales de este LED incluyen su calificación según AEC-Q102 Revisión A, lo que garantiza que cumple con las rigurosas exigencias de calidad y fiabilidad del sector automotriz. También cumple con las directivas medioambientales RoHS y REACH y está libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para diseños modernos con conciencia ecológica. El paquete tiene una clasificación MSL 2, indicando una sensibilidad moderada a la humedad, lo cual es estándar para muchos componentes SMD.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Las métricas clave de rendimiento se definen bajo una condición de prueba estándar de una corriente directa (I_F) de 350mA. El flujo luminoso típico es de 70 lúmenes (lm), con un mínimo de 60 lm y un máximo de 90 lm, sujeto a una tolerancia de medición de ±8%. Esta alta salida se logra con un voltaje directo típico (V_F) de 2.4 voltios, que oscila entre 2.00V y 2.75V (tolerancia ±0.05V). La longitud de onda dominante (λ_d) es típicamente de 614 nanómetros (nm), definiendo su color rojo, con un rango de 612 nm a 624 nm (tolerancia ±1nm). El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión (φ) de 120 grados, con una tolerancia de ±5°, proporcionando una iluminación amplia y uniforme.

2.2 Especificaciones Térmicas y Límites Absolutos

La gestión térmica es crucial para la longevidad del LED. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (R_{th JS}) se especifica mediante dos métodos: una medición real de 12.8 K/W (típ.) y una medición por método eléctrico de 10 K/W (típ.). Los límites absolutos máximos definen los límites operativos: una disipación de potencia máxima (P_d) de 1375 mW, una corriente directa continua máxima (I_F) de 500 mA, y una corriente de sobretensión (I_FM) de 1500 mA para pulsos ≤10 μs con un ciclo de trabajo de 0.005. La temperatura máxima de unión (T_J) es de 150°C, mientras que el rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -40°C a +125°C, adecuado para entornos automotrices. El dispositivo puede soportar una sensibilidad ESD de 2 kV (HBM, R=1.5kΩ, C=100pF) y una temperatura de soldadura por reflujo de 260°C durante 30 segundos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins). Este producto utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LED se categorizan por su salida de luz a 350mA:
• Lote F6: 60 lm (Mín.) a 70 lm (Máx.)
• Lote F7: 70 lm (Mín.) a 80 lm (Máx.)
• Lote F8: 80 lm (Mín.) a 90 lm (Máx.)

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los LED se clasifican por sus características eléctricas:
• Lote 2022: 2.00V (Mín.) a 2.25V (Máx.)
• Lote 2225: 2.25V (Mín.) a 2.50V (Máx.)
• Lote 2527: 2.50V (Mín.) a 2.75V (Máx.)

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED se agrupan por su punto de color rojo preciso:
• Grupo 1215: 612 nm (Mín.) a 615 nm (Máx.)
• Grupo 1518: 615 nm (Mín.) a 618 nm (Máx.)
• Grupo 1821: 618 nm (Mín.) a 621 nm (Máx.)
• Grupo 2124: 621 nm (Mín.) a 624 nm (Máx.)

Todas las mediciones de clasificación tienen tolerancias especificadas: ±8% para el flujo luminoso, ±0.05V para el voltaje directo y ±1nm para la longitud de onda dominante, utilizando un pulso de corriente de 25ms.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico de distribución espectral relativa muestra un pico en la región roja alrededor de 614 nm, con una emisión mínima en otras bandas espectrales, confirmando un color rojo puro. El diagrama del patrón de radiación ilustra la distribución espacial típica de la luz, correlacionándose con la especificación de ángulo de visión de 120°, donde la intensidad cae a la mitad a ±60° desde la línea central.

4.2 Relaciones Corriente-Voltaje (I-V) y Corriente-Flujo Luminoso

El gráfico de Corriente Directa vs. Voltaje Directo exhibe la curva exponencial característica de un diodo. En el punto de operación típico de 350mA, el voltaje es aproximadamente 2.4V. El gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa muestra que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente, enfatizando la importancia de una unidad de corriente constante para un brillo estable.

4.3 Dependencia de la Temperatura

El gráfico de Voltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo; V_Fdisminuye a medida que aumenta la temperatura, lo cual es típico en los LED. El gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión indica que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión, destacando la necesidad crítica de una gestión térmica efectiva para mantener el brillo. El gráfico de Desplazamiento de Longitud de Onda Relativo vs. Temperatura de Unión muestra un ligero desplazamiento en la longitud de onda dominante (típicamente unos pocos nanómetros) con la temperatura, lo cual es importante para aplicaciones críticas en color.

4.4 Desclasificación y Manejo de Pulsos

La Curva de Desclasificación de Corriente Directa dicta la corriente continua máxima permitida en función de la temperatura de la pista de soldadura (T_S). Por ejemplo, a la T_Smáxima de 125°C, la I_Fmáxima es de 500 mA. El gráfico también especifica una corriente de operación mínima de 50 mA. El gráfico de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible define la corriente de pulso pico (I_F) permitida para un ancho de pulso (t_p) y ciclo de trabajo (D) dados a 25°C, útil para esquemas de excitación pulsada o multiplexada.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El LED viene en un paquete de dispositivo de montaje superficial (SMD) con la designación industrial 2820, correspondiente a dimensiones aproximadas de 2.8mm de largo y 2.0mm de ancho. El dibujo mecánico detallado en la hoja de datos proporciona todas las dimensiones críticas, incluida la altura total, el espaciado de los terminales y la ubicación de las pistas. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de Pistas de Soldadura

Se proporciona un diagrama de patrón de pistas dedicado para guiar el diseño del PCB. Adherirse a este diseño de pistas recomendado es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, una disipación térmica adecuada desde la pista térmica y una alineación correcta del LED. El diagrama incluye dimensiones para la apertura de la máscara de soldadura y la pista de cobre, asegurando una formación óptima del filete de soldadura y estabilidad mecánica.

6. Guías 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 hoja de datos incluye un perfil de reflujo que especifica los parámetros críticos: una temperatura máxima pico de 260°C, que el paquete puede soportar hasta 30 segundos. El perfil detalla las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento para prevenir choques térmicos y asegurar conexiones de soldadura fiables sin dañar el chip LED o el paquete.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones clave de manejo y uso incluyen: evitar estrés mecánico en la lente del LED, prevenir la contaminación de la superficie óptica, asegurar que se sigan los procedimientos adecuados de manejo ESD debido a la clasificación de 2kV HBM, y respetar el nivel de sensibilidad a la humedad (MSL 2) secando los componentes si la bolsa barrera de humedad se ha abierto por más tiempo del especificado antes del reflujo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Sistema de Numeración de Piezas

El número de pieza 2820-UR3501H-AM se decodifica de la siguiente manera:
• 2820: Familia de producto y tamaño del paquete.
• UR: Código de color para Rojo.
• 350: Corriente de prueba en miliamperios (350mA).
• 1: Tipo de bastidor de terminales (1 = Bañado en oro).
• H: Nivel de brillo (H = Alto).
• AM: Designa la serie de aplicación Automotriz.

La hoja de datos también proporciona una lista completa de otros códigos de color disponibles (por ejemplo, UB para Azul, UG para Verde, UA para Ámbar, varias temperaturas de blanco) para la plataforma 2820.

7.2 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para compatibilidad con equipos de montaje automático pick-and-place. La sección de 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, lo cual es crucial para configurar correctamente las líneas de montaje.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

The primary and stated application isiluminación automotriz. Esto abarca una amplia gama de usos:
• Señalización Exterior: Lámparas combinadas traseras (luces de posición/freno), tercera luz de freno (CHMSL), luces de marcador lateral.
• Iluminación Interior: Retroiluminación del tablero de instrumentos, iluminación de interruptores, iluminación ambiental, luces de lectura.
• Su calificación AEC-Q102, amplio rango de temperatura y resistencia al azufre (Clase A1) lo hacen robusto para el entorno automotriz hostil, con exposición a ciclos de temperatura, vibración y atmósferas potencialmente corrosivas.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación: Utilice siempre un controlador de corriente constante para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. La clasificación de voltaje directo debe considerarse para el diseño del controlador.
• Gestión Térmica:** La baja resistencia térmica (10-13 K/W) es desde la unión hasta el punto de soldadura. La temperatura real de la unión depende en gran medida del diseño térmico del PCB (área de cobre, vías, material de la placa). Utilice la curva de desclasificación para diseñar una solución de disipación de calor adecuada a través del PCB para mantener T_Jdentro de límites seguros, especialmente a altas temperaturas ambientales.
• Diseño Óptico: El ángulo de visión de 120° es útil para aplicaciones que requieren una iluminación amplia. Para una luz más enfocada, se requerirían ópticas secundarias (lentes).
• Resistencia al Azufre: La clasificación de criterios de prueba de azufre Clase A1 indica un grado de resistencia a atmósferas que contienen azufre, lo cual es beneficioso para aplicaciones en ciertas regiones geográficas o entornos industriales, aunque está dirigido principalmente al sector automotriz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien existen muchos LED rojos SMD, esta serie 2820 se diferencia por sucalificación de grado automotriz (AEC-Q102). Esto no es solo un término de marketing; significa que el componente ha pasado una serie de pruebas de estrés rigurosas definidas por la industria automotriz para la fiabilidad a largo plazo en condiciones extremas. En comparación con los LED de grado comercial, esta serie ofrece un rendimiento garantizado en el rango especificado de -40°C a +125°C, mayor tolerancia a la corriente de sobretensión y resistencia al azufre documentada. La combinación de alto flujo luminoso (70lm típ.), un amplio ángulo de visión y este paquete de fiabilidad lo convierte en un candidato sólido para diseñadores automotrices que no pueden comprometer las tasas de falla de los componentes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente de operación recomendada para este LED?
R: La hoja de datos caracteriza el rendimiento a 350mA, que se considera el punto de operación típico. Puede operarse desde 50mA hasta su máximo absoluto de 500mA de corriente continua, pero el brillo y la eficiencia variarán. Consulte siempre la curva de desclasificación si opera a altas temperaturas ambientales.

P: ¿Cómo interpreto la clasificación de flujo luminoso (F6, F7, F8)?
R: Esto le permite seleccionar el grado de brillo para su aplicación. Por ejemplo, pedir del Lote F7 garantiza que el LED producirá entre 70 y 80 lúmenes cuando se excita a 350mA bajo condiciones de prueba estándar. Esto asegura la consistencia en el brillo de su producto final.

P: La clasificación de voltaje directo es 2225. ¿Qué significa esto para mi diseño del controlador?
R: Significa que la V_Fde sus LED estará entre 2.25V y 2.50V a 350mA. Su controlador de corriente constante debe poder proporcionar la corriente requerida mientras suministra un voltaje igual o mayor que la V_Fmáxima en la cadena (considerando conexiones en serie) más cualquier margen para el propio controlador.

P: ¿Es necesario un disipador de calor?
R: Si bien el LED en sí no tiene un disipador de calor adjunto, una gestión térmica efectiva esesencial. El calor debe conducirse lejos de las pistas de soldadura a través del PCB. Para operar a corriente completa (350-500mA) o en altas temperaturas ambientales, se recomienda encarecidamente un PCB con un área de cobre térmico significativa (que actúa como disipador) para mantener la fiabilidad a largo plazo y prevenir la degradación del flujo luminoso.

11. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Luz de Freno Automotriz de Alto Brillo.
1. Requisito: Un grupo de LED para una luz de freno debe cumplir con regulaciones fotométricas de intensidad específicas, sobrevivir a ciclos de temperatura automotrices (-40°C a 85°C ambiente) y tener una vida útil superior a 10,000 horas.
2. Selección del Componente: Se elige el 2820-UR3501H-AM por su calificación AEC-Q102, alta salida de flujo (70lm típ.) y capacidad para operar a 125°C de temperatura de unión.
3. Diseño Térmico: El PCB se diseña con una capa de cobre de 2 onzas en la parte superior e inferior, conectadas por múltiples vías térmicas bajo la pista térmica del LED. Se ejecuta una simulación térmica para asegurar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 110°C cuando se aplica el freno continuamente a la temperatura máxima de la cabina.
4. Diseño Eléctrico: Los LED se organizan en una configuración serie-paralelo. Se selecciona un CI controlador de LED de corriente constante en modo buck que pueda manejar el rango de voltaje de entrada (9-16V) y proporcionar una salida estable de 350mA, con su especificación de voltaje excediendo la suma de la V_Fmáxima (Lote 2527) para la cadena en serie.
5. Resultado: El ensamblaje final pasa todas las pruebas de fiabilidad automotriz (ciclos térmicos, humedad, vibración) y proporciona una salida de luz roja brillante y consistente durante toda la vida útil del vehículo.

12. Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es un diodo emisor de luz (LED). Su funcionamiento se basa en la electroluminiscencia en un material semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2.0V para este LED rojo), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida, en este caso roja alrededor de 614 nm, está determinada por la energía de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados en la región activa del chip LED. La luz se extrae luego a través de la lente de epoxi del paquete, que tiene una forma para lograr el ángulo de visión deseado de 120 grados.

13. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de LED para iluminación automotriz sigue varias tendencias claras. Existe un impulso continuo hacia unamayor eficacia luminosa(más lúmenes por vatio) para reducir la carga eléctrica y mejorar la eficiencia energética, crucial para los vehículos eléctricos.La mejora de la consistencia y estabilidad del colorcon la temperatura y a lo largo de la vida útil sigue siendo importante, especialmente con la adopción de Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) basados en cámara que deben detectar de forma fiable las luces de señalización.La miniaturizacióncontinúa, permitiendo diseños de lámparas más delgados y estilizados. Además, la integración defuncionalidades inteligentes, como la iluminación adaptativa y la comunicación mediante luz (Li-Fi), es un área emergente, aunque típicamente involucra módulos empaquetados más complejos en lugar de LED discretos como el 2820. La serie 2820 se sitúa dentro de la tendencia de proporcionar componentes discretos robustos y de alto rendimiento que sirven como bloques de construcción fiables para estos sistemas de iluminación avanzados.