Hoja de Datos LED 2820 Rojo SMD - Paquete 2.8x2.0mm - Voltaje 2.3V - Potencia 0.46W - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-UR2001M-AM representa un componente LED de montaje superficial de alta fiabilidad, diseñado para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Este dispositivo se caracteriza por su huella compacta de paquete 2820, entregando un flujo luminoso típico de 40 lúmenes con una corriente de accionamiento de 200mA. El color principal emitido es rojo, con una longitud de onda dominante típicamente en 618nm. Un diferenciador clave de esta serie es su cumplimiento con el estándar AEC-Q102 Rev A, que es el referente de la industria automotriz para dispositivos semiconductores optoelectrónicos discretos, garantizando rendimiento y longevidad bajo condiciones ambientales adversas. El LED también está cualificado para resistencia al azufre (Clase A1), haciéndolo apto para entornos con alta contaminación atmosférica.

1.1 Ventajas Principales

La serie ofrece varias ventajas distintivas para los ingenieros de diseño. Su paquete SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) facilita los procesos de ensamblaje automatizado, mejorando la eficiencia y consistencia de fabricación. El amplio ángulo de visión de 120 grados proporciona una iluminación uniforme, lo cual es crítico para funciones de señalización automotriz como las luces traseras. La construcción del componente cumple con estrictos estándares ambientales, siendo totalmente conforme con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), regulaciones REACH, y está libre de halógenos, alineándose con las directivas globales de seguridad y medio ambiente. El diseño integrado asegura una robusta protección contra ESD (Descarga Electroestática) clasificada en 2KV (HBM), mejorando la fiabilidad del manejo y ensamblaje.

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

El mercado objetivo principal es el sector de la electrónica automotriz. Las aplicaciones específicas incluyen, pero no se limitan a, módulos de iluminación exterior como lámparas combinadas traseras (luces de posición, luces de freno), luces de freno altas centrales montadas (CHMSL), e iluminación ambiental interior. Sus especificaciones de fiabilidad lo convierten en un candidato para cualquier aplicación que requiera un rendimiento consistente en un amplio rango de temperatura (-40°C a +125°C).

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave especificados en la hoja de datos, explicando su importancia para el diseño de circuitos y la integración del sistema.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro fotométrico central es elFlujo Luminoso (Iv), especificado como 33 Mín, 40 Típ, 52 Máx lúmenes a una corriente directa (IF) de 200mA y una temperatura de la almohadilla térmica de 25°C. La tolerancia de medición de ±8% indica la variación esperada en la salida de luz entre unidades individuales bajo condiciones de prueba idénticas. LaLongitud de Onda Dominante (λd)define el color percibido del LED, especificada entre 612nm y 624nm, con un valor típico de 618nm (rojo intenso). ElÁngulo de Visiónde 120° (con una tolerancia de ±5°) se define como el ángulo total donde la intensidad luminosa es la mitad de su valor pico. Este patrón de haz amplio es ideal para aplicaciones que requieren iluminación de área amplia en lugar de un punto focalizado.

2.2 Características Eléctricas

ElVoltaje Directo (VF)es un parámetro crítico para el diseño del driver. A 200mA, el VF varía desde 2.00V hasta 2.75V, con un valor típico de 2.3V. Esta variación requiere una fuente de alimentación regulada por corriente, no por voltaje, para garantizar una salida de luz consistente y prevenir la fuga térmica. LasEspecificaciones Absolutas Máximasdefinen los límites operativos: una corriente directa continua (IF) de 250mA, una corriente de pulso (IFM) de 1000mA para pulsos ≤10μs, y una disipación de potencia máxima (Pd) de 687.5mW. Exceder estos valores puede causar daños permanentes.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es primordial para el rendimiento y la vida útil del LED. LaResistencia Térmicadesde la unión hasta el punto de soldadura se especifica de dos maneras: un valor 'Real' (Rth JS real) de 18 Típ / 24 Máx K/W, y un valor 'Eléctrico' (Rth JS el) de 12 Típ / 16 Máx K/W. El método eléctrico se deriva del coeficiente de temperatura del VF y es típicamente menor. Los diseñadores deben usar el valor 'Real' más alto para un diseño térmico conservador. La máximaTemperatura de Unión (TJ)permitida es de 150°C. LaCurva de Reducción de Corriente Directamuestra gráficamente cómo la corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) aumenta por encima de 25°C para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para gestionar las variaciones de fabricación, los LED se clasifican en lotes de rendimiento (bins). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan requisitos específicos del sistema.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Las unidades se categorizan en tres lotes de flujo: F2 (33-39 lm), F3 (39-45 lm), y F4 (45-52 lm). Esto permite la selección basada en niveles de brillo requeridos, optimizando potencialmente el costo versus el rendimiento.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

Los lotes de voltaje son: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V), y 2527 (2.50-2.75V). Emparejar LED del mismo lote de voltaje puede ayudar a lograr una distribución de corriente más uniforme en configuraciones en paralelo.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

El color se clasifica en cuatro grupos: 1215 (612-615nm), 1518 (615-618nm), 1821 (618-621nm), y 2124 (621-624nm). Esto asegura la consistencia de color dentro de un conjunto de iluminación, lo cual es crítico por razones estéticas y regulatorias en aplicaciones automotrices.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos proporcionados ofrecen información crucial sobre el comportamiento del LED bajo diferentes condiciones de operación.

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

El gráfico deCorriente Directa vs. Voltaje Directomuestra la relación exponencial típica de un diodo. El gráfico deFlujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directademuestra que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente, enfatizando la importancia de la gestión térmica a niveles de accionamiento más altos.

4.2 Dependencia de la Temperatura

El gráfico deVoltaje Directo Relativo vs. Temperatura de Uniónmuestra que el VF disminuye linealmente al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo), lo cual puede usarse para estimar la temperatura de unión. El gráfico deFlujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Uniónindica que la salida de luz disminuye al aumentar la temperatura, una consideración clave para mantener el brillo en entornos calurosos. El gráfico deLongitud de Onda Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que la longitud de onda dominante aumenta (se desplaza hacia longitudes de onda más largas) con la temperatura.

4.3 Distribución Espectral y Capacidad de Manejo de Pulsos

LaCurva de Distribución Espectral Relativaconfirma la salida monocromática roja, con un pico alrededor de la longitud de onda dominante. El gráfico deCapacidad de Manejo de Pulsos Permisibledefine la corriente máxima permitida no repetitiva o pulsada para varios anchos de pulso (tp) y ciclos de trabajo (D), lo cual es vital para diseños que utilizan atenuación por PWM (Modulación por Ancho de Pulso) o pulsos de alta corriente de corta duración.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El LED está alojado en un paquete 2820, que denota dimensiones nominales de 2.8mm de largo y 2.0mm de ancho. El dibujo mecánico detallado especifica todas las dimensiones críticas, incluyendo la altura total, el espaciado de los terminales, y el tamaño/ubicación de la almohadilla térmica. Las tolerancias son típicamente de ±0.1mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Diseño Recomendado de la Almohadilla de Soldadura

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso). Esto incluye las dimensiones para las almohadillas de soldadura del ánodo/cátodo y la almohadilla térmica central. Adherirse a esta recomendación es esencial para lograr uniones de soldadura fiables, una transferencia de calor efectiva desde la almohadilla térmica al PCB, y prevenir el efecto "tombstoning" durante el reflow.

5.3 Identificación de Polaridad

El diagrama de la hoja de datos indica las marcas de polaridad en el dispositivo. La orientación correcta es crucial para el funcionamiento del circuito. Típicamente, el cátodo está marcado, a menudo con una muesca, un punto o una marca verde en el paquete.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflow

El componente está clasificado para una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante 30 segundos. Típicamente se proporciona un gráfico detallado del perfil de reflow, especificando las rampas de precalentamiento, estabilización, reflow (temperatura pico y tiempo por encima del líquido) y enfriamiento. Seguir este perfil previene el choque térmico y asegura la integridad de la unión soldada.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones generales de manejo incluyen evitar estrés mecánico en la lente del LED, prevenir la contaminación de la superficie óptica, y observar las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo y ensamblaje. El dispositivo no está diseñado para operación con voltaje inverso.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento especificado es de -40°C a +125°C. Para almacenamiento a largo plazo, se recomienda mantener los componentes en sus bolsas barrera de humedad originales (la clasificación MSL 2 indica una vida útil de 1 año después de abrir la bolsa, siempre que el ambiente sea ≤30°C/60% HR).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para compatibilidad con equipos de ensamblaje 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 del componente en la cinta.

7.2 Sistema de Numeración de Piezas

El número de parte 2820-UR2001M-AM se decodifica de la siguiente manera:2820= Familia de paquete;UR= Color (Rojo);200= Corriente de Prueba (200mA);1= Tipo de Marco de Terminales (1=Oro);M= Nivel de Brillo (Medio);AM= Aplicación automotriz. Esta nomenclatura estructurada permite la identificación precisa de los atributos clave del componente.

8. Recomendaciones de Aplicación

.1 Typical Application Circuits

Para un brillo constante, una resistencia en serie con una fuente de voltaje constante es el método de accionamiento más simple, aunque ineficiente. Para aplicaciones automotrices, se recomienda un circuito integrado driver de LED dedicado. Este driver debe proporcionar una salida de corriente constante, ofrecer capacidad de atenuación PWM e incluir funciones de protección como sobrevoltaje, sobrecorriente y apagado térmico. El LED debe ser accionado a o por debajo de los 200mA recomendados para una vida útil óptima, utilizando la curva de reducción para temperaturas ambientales elevadas.

8.2 Consideraciones de Diseño Térmico

Un disipador de calor efectivo es crítico. El PCB debe usar un área de cobre suficiente (conectada a la almohadilla térmica mediante múltiples vías) para actuar como esparcidor de calor. La resistencia térmica del sistema (unión-a-ambiente, Rth JA) debe ser lo suficientemente baja para mantener la temperatura de unión muy por debajo de 150°C a la corriente de operación y temperatura ambiente previstas. Los cálculos deben usar la resistencia térmica máxima (Rth JS real) y considerar las peores condiciones ambientales.

8.3 Consideraciones de Diseño Óptico

El amplio ángulo de visión de 120° puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz o reflectores) para dar forma al haz para aplicaciones específicas como luces de señal. El material de estas ópticas debe ser compatible con la longitud de onda del LED y capaz de soportar la temperatura de operación y la exposición a UV si se usa en exteriores.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED estándar de grado comercial, la serie 2820-UR2001M-AM se distingue por sucalificación AEC-Q102, que implica pruebas rigurosas de ciclado térmico, resistencia a la humedad, vida útil a alta temperatura y otros factores de estrés. SuResistencia al Azufre (Clase A1)es otro diferenciador clave, protegiendo los componentes plateados de la corrosión en atmósferas contaminadas, un problema común en entornos automotrices e industriales. La combinación de un paquete SMD compacto con este nivel de robustez es una ventaja significativa para aplicaciones de alta fiabilidad con espacio limitado.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre el voltaje directo 'Típ.' y 'Máx.'?

El valor 'Típ.' (Típico) de 2.3V representa el valor promedio o más común de la producción. El valor 'Máx.' de 2.75V es el límite superior garantizado por la especificación. Su circuito driver debe diseñarse para manejar el VF máximo para asegurar que pueda proporcionar la corriente requerida a todas las unidades, incluyendo aquellas en el extremo alto de la distribución de voltaje.

10.2 ¿Puedo accionar este LED con una fuente de 3.3V y una resistencia?

Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Asumiendo un VF típico de 2.3V a 200mA, la resistencia necesitaría disipar 1.0V (3.3V - 2.3V). Usando la Ley de Ohm (R = V/I), R = 1.0V / 0.2A = 5 Ohmios. La potencia nominal de la resistencia sería P = I²R = (0.2)² * 5 = 0.2W, por lo que se recomienda una resistencia de 0.25W o 0.5W. Sin embargo, este método es ineficiente (desperdicia potencia en la resistencia) y el brillo variará con los cambios en VF. Un driver de corriente constante es superior en rendimiento y eficiencia.

10.3 ¿Por qué se mide el flujo luminoso a una temperatura de almohadilla térmica de 25°C?

La salida de luz de un LED depende en gran medida de la temperatura de la unión del semiconductor. Medir a una temperatura controlada de la almohadilla térmica (un sustituto de la temperatura de unión) proporciona una línea base consistente y repetible para comparar el rendimiento. En aplicaciones reales, la unión estará más caliente, y la salida de luz real será menor, como se muestra en el gráfico de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar una luz trasera para un vehículo de pasajeros.El diseño requiere iluminación roja uniforme en un área definida. Se selecciona el LED 2820 por su fiabilidad de grado automotriz, tamaño compacto y amplio ángulo de visión. Un grupo de 8 LED se dispone en línea. Son accionados por un único circuito integrado driver de LED de corriente constante tipo buck calificado para automoción, configurado para entregar 200mA. El driver incluye entrada de atenuación PWM, permitiendo que los mismos LED funcionen como luces de posición (atenuadas) y luces de freno (brillo completo). El PCB es una placa de cobre de 2 onzas con grandes almohadillas térmicas conectadas a un plano de tierra interno mediante vías térmicas para disipar calor. Los LED se eligen del mismo lote de flujo luminoso (F3) y longitud de onda dominante (1821) para asegurar brillo y color consistentes en todo el conjunto. El diseño final se valida mediante pruebas de ciclado térmico, humedad y vibración según estándares automotrices.

12. Principio de Funcionamiento

Un LED (Diodo Emisor de Luz) es un dispositivo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p dentro de la capa activa. Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía de los materiales semiconductores utilizados en la región activa. En este dispositivo, los materiales están diseñados para producir fotones en la porción roja del espectro visible (aproximadamente 618nm). La lente de epoxi encapsula el dado semiconductor, proporciona protección mecánica y da forma al patrón de luz emitido.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia general en la tecnología LED automotriz es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), una mayor densidad de potencia (más luz desde paquetes más pequeños) y una fiabilidad mejorada bajo condiciones aún más extremas. Hay una creciente integración de funciones inteligentes, como sensores embebidos o electrónica de driver dentro del paquete LED. Además, el impulso hacia protocolos de comunicación estandarizados (como bus LIN o CAN) para el control de iluminación está aumentando. El enfoque en la sostenibilidad continúa impulsando la eliminación de sustancias peligrosas y las mejoras en los procesos de fabricación para reducir el impacto ambiental.