Hoja de Datos de la Serie 2820-C02001M-AM - LED SMD - Color Blanco - 80lm @ 200mA - 3.0V - Ángulo de Visión de 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-C02001M-AM es un LED de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento, diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Está construido para cumplir con estrictos estándares de fiabilidad de grado automotriz, incluida la calificación AEC-Q102. El LED emite una luz blanca fría y se ofrece en una huella compacta de encapsulado 2820, lo que lo hace adecuado para diseños con limitaciones de espacio donde se requiere una iluminación brillante y uniforme.

Las ventajas clave de esta serie incluyen su construcción robusta para entornos de alta fiabilidad, una excelente eficiencia luminosa y un amplio ángulo de visión de 120 grados que garantiza una distribución de luz amplia y uniforme. Su cumplimiento con las directivas RoHS, REACH y libre de halógenos subraya aún más su idoneidad para ensamblajes electrónicos modernos y respetuosos con el medio ambiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento central se define en una condición de operación típica de 200 mA de corriente directa (IF). A esta corriente, el LED produce un flujo luminoso (IV) típico de 80 lúmenes (lm), con un mínimo de 70 lm y un máximo de 100 lm. La tensión directa (VF) a 200 mA es típicamente de 3.00 voltios, con un rango de 2.75V a 3.5V. Este parámetro es crítico para el diseño del circuito de excitación y los cálculos de gestión térmica.

Las coordenadas de cromaticidad dominantes se especifican en CIE x=0.3227 y CIE y=0.3351, definiendo un punto blanco frío. La tolerancia para estas coordenadas es de ±0.005, lo que garantiza la consistencia del color dentro de un lote. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión (φ) de 120 grados, que es el ángulo donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo.

2.2 Valores Máximos Absolutos y Gestión Térmica

Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, el dispositivo no debe operarse más allá de sus Valores Máximos Absolutos. La corriente directa continua máxima (IF) es de 350 mA. El dispositivo puede soportar una corriente de pico (IFM) de 750 mA para pulsos ≤ 10 µs con un ciclo de trabajo bajo. La temperatura máxima de unión (TJ) es de 150°C.

La gestión térmica es crucial. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth JS) tiene dos valores especificados: una medición real de 20-22 K/W y una medición eléctrica de 16 K/W máx. La curva de reducción de corriente directa muestra claramente que la corriente continua permitida debe reducirse a medida que la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a una Ts de 125°C, la IF máxima permitida es de 350 mA, y disminuye linealmente a partir de ahí.

3. Explicación del Sistema de Binning

Los LED se clasifican en bins para garantizar la consistencia del rendimiento para el usuario final. Se clasifican tres parámetros clave: Flujo Luminoso, Tensión Directa y Cromaticidad.

3.1 Bins de Flujo Luminoso

Los bins de flujo luminoso se designan con códigos como F7, F8 y F9. Por ejemplo, el bin F7 cubre LED con un flujo luminoso entre 70 lm (mín.) y 80 lm (máx.) cuando se miden a IF=200mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar el grado de brillo apropiado para su aplicación.

3.2 Bins de Tensión Directa

Los bins de tensión directa garantizan la compatibilidad eléctrica. Ejemplos incluyen el bin 2730 (VF: 2.75V - 3.00V) y el bin 3032 (VF: 3.00V - 3.25V). Emparejar LED del mismo bin de tensión puede ayudar a lograr una distribución de corriente uniforme en configuraciones en paralelo.

3.3 Bins de Color (Cromaticidad)

El diagrama de cromaticidad proporcionado muestra la estructura para los bins de blanco frío, como 56M, 58M, 61M y 63M. Cada bin se define por un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, especificada por cuatro conjuntos de coordenadas (x, y). Esta clasificación precisa garantiza un control estricto del color, lo cual es vital en la iluminación automotriz donde a menudo se requiere igualar el color entre múltiples LED.

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 típica de diodo. A 200 mA, la VF se centra alrededor de 3.0V. La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa indica que la salida de luz aumenta de forma sub-lineal con la corriente. Aunque aumentar la corriente incrementa la salida, también aumenta la disipación de potencia y la temperatura de unión, lo que puede afectar la longevidad y la estabilidad del color.

4.2 Dependencia de la Temperatura

La gráfica de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión es crítica para el diseño térmico. La salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. A 100°C, el flujo relativo es aproximadamente el 85% de su valor a 25°C. Esto subraya la importancia de un disipador de calor efectivo.

La gráfica de Desplazamiento de Coordenadas de Cromaticidad vs. Temperatura de Unión muestra un desplazamiento mínimo (Δx, Δy dentro de ±0.01) en el rango de -50°C a +125°C, lo que indica una buena estabilidad del color con la temperatura. La Tensión Directa tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo aproximadamente 2 mV/°C.

4.3 Distribución Espectral

La gráfica de Distribución Espectral Relativa muestra un pico en la región de longitud de onda azul (alrededor de 450-455 nm) típico de un LED blanco convertido por fósforo, con un amplio pico secundario en la región amarilla del fósforo, que se combinan para producir luz blanca.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LED utiliza un encapsulado SMD 2820 estándar. El dibujo mecánico especifica las dimensiones físicas en milímetros. Las características clave incluyen las ubicaciones de las almohadillas de ánodo y cátodo y la altura total del encapsulado. Se proporciona el diseño recomendado de la almohadilla de soldadura para garantizar una fijación mecánica adecuada, una conexión eléctrica óptima y una transferencia térmica óptima desde la almohadilla térmica del LED al PCB. Adherirse a este patrón de soldadura es esencial para la fiabilidad, especialmente bajo condiciones de ciclado térmico experimentadas en entornos automotrices.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 30 segundos, según el perfil IPC/JEDEC J-STD-020. El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) es 2, lo que significa que los componentes deben ser horneados si se exponen a condiciones ambientales durante más de un año antes de su uso. Es obligatorio seguir el perfil de reflujo recomendado y las precauciones de manejo para evitar grietas en el encapsulado o defectos en las soldaduras.

7. Información de Embalaje y Pedido

Los LED se suministran en cinta y carrete para montaje 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. La estructura del número de pieza (ej., 2820-C02001M-AM) codifica atributos clave como el tamaño del encapsulado (2820), el color/tipo de chip (C02001M) y la designación de la serie (AM). El pedido implica especificar los bins requeridos para flujo luminoso, tensión directa y cromaticidad.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación automotriz. Esto incluye iluminación interior (luces de techo, luces de lectura, iluminación ambiental), señalización exterior (luz de freno alta central - CHMSL) y potencialmente algunas funciones de iluminación auxiliar. Su calificación AEC-Q102 y resistencia al azufre (Clase A1) lo hacen adecuado para el duro entorno del capó o exterior del vehículo.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Excitación:Un excitador de corriente constante es esencial para mantener una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El excitador debe diseñarse para acomodar el rango del bin de tensión directa y proporcionar una limitación de corriente adecuada hasta 350 mA.

Diseño Térmico:Una gestión térmica efectiva es no negociable. El PCB debe usar vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED conectadas a un plano de cobre grande o un disipador externo para minimizar el aumento de temperatura en el punto de soldadura (Ts). Consulte siempre la curva de reducción de corriente directa.

Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120 grados proporciona una cobertura amplia. Para aplicaciones enfocadas, se requerirán ópticas secundarias (lentes, reflectores). El dibujo mecánico proporciona las dimensiones necesarias para diseñar dichas ópticas.

Protección ESD:Aunque el LED tiene una robusta clasificación ESD de 8 kV (HBM), aún se recomiendan las precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED comerciales genéricos, los diferenciadores clave de esta serie son sus certificaciones de fiabilidad de grado automotriz (AEC-Q102), pruebas explícitas de resistencia a gases de azufre (Clase A1) y un rango de temperatura de operación extendido (-40°C a +125°C). La estructura detallada de binning para color y flujo proporciona un nivel de consistencia requerido para aplicaciones automotrices donde se usan múltiples LED en un solo ensamblaje. La combinación de una buena eficacia luminosa (80 lm a 200mA equivale a ~133 lm/W considerando ~0.6W de entrada) y un amplio ángulo de visión en un encapsulado compacto ofrece una solución equilibrada para diseños críticos en espacio y rendimiento.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Qué significa la clasificación MSL 2?

MSL 2 (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 2) indica que el LED encapsulado puede estar expuesto a las condiciones ambientales del piso de fábrica (

10.2 ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de Resistencia Térmica (Rth JS)?

La hoja de datos enumera un Rth JS "Real" de 20-22 K/W y un Rth JS "Eléctrico" de 16 K/W máx. El valor "real" se mide típicamente usando un sensor de temperatura físico y se considera más preciso para el modelado térmico. El método "eléctrico" utiliza la tensión directa sensible a la temperatura como un proxy para la temperatura de unión. Para un diseño térmico conservador, se recomienda usar el valor "real" más alto (22 K/W) para garantizar un margen de seguridad suficiente.

10.3 ¿Se pueden usar estos LED en paralelo sin balanceo de corriente?

Generalmente no se recomienda la conexión en paralelo directa sin medidas adicionales. Debido a las variaciones naturales en la tensión directa (incluso dentro de un bin), los LED en paralelo no compartirán la corriente por igual. El LED con la VF ligeramente más baja consumirá más corriente, lo que podría provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada. Usar una resistencia limitadora de corriente separada para cada LED o excitadores de corriente constante multicanal dedicados es el método preferido para excitar múltiples LED.

11. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un módulo de luz de freno alta central (CHMSL) automotriz utilizando 10 unidades del LED 2820-C02001M-AM.

Pasos de Diseño:

1. Diseño Eléctrico:Corriente de operación objetivo por LED: 200 mA para una eficiencia y vida útil óptimas. Corriente total: 2.0A. Seleccionar un CI excitador de LED de corriente constante capaz de entregar 2.0A, con un rango de tensión de entrada que cubra el sistema de batería automotriz (9V-16V nominal, con transitorios de descarga de carga). Elegir LED del mismo bin de tensión directa (ej., 3032) para minimizar el desequilibrio de corriente si se usa un excitador de un solo canal con todos los LED en serie.
2. Diseño Térmico:Estimar la disipación de potencia total: 10 LED * (3.0V * 0.2A) = 6.0W. Usando el Rth JS conservador de 22 K/W y asumiendo una temperatura máxima de unión objetivo (Tj) de 110°C (por debajo del máximo de 150°C), calcular la temperatura máxima requerida del punto de soldadura: Ts_máx = Tj_máx - (Potencia_por_LED * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8°C. El PCB debe diseñarse con una almohadilla térmica y suficiente área de cobre/vías térmicas para mantener Ts por debajo de este valor en el entorno ambiental esperado (ej., dentro de un maletero de coche caliente).
3. Diseño Óptico/Mecánico:El ángulo de visión de 120 grados puede ser suficiente para un CHMSL, pero se puede agregar un reflector o lente para cumplir con los requisitos específicos de intensidad fotométrica (ej., estándares SAE). El dibujo mecánico proporciona la huella para el diseño del PCB y las dimensiones para diseñar un soporte o clip de lente.
4. Selección de Componentes:Pedir los 10 LED del mismo bin de flujo luminoso (ej., F8) y del mismo bin de cromaticidad (ej., 58M) para garantizar un brillo y color uniformes en toda la barra de luz.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es un LED blanco convertido por fósforo. En su núcleo hay un chip semiconductor, típicamente hecho de nitruro de galio e indio (InGaN), que emite luz azul cuando está polarizado directamente (la corriente eléctrica fluye a través de él). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de fósforo de granate de aluminio e itrio dopado con cerio (YAG:Ce) depositada sobre o cerca del chip. El fósforo absorbe algunos de los fotones azules y re-emite luz a través de un amplio espectro centrado en la región amarilla. La combinación de la luz azul restante no absorbida y la luz amarilla emitida es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto de blanco (frío, neutro, cálido) está determinado por la proporción de luz azul a amarilla, que se controla mediante la composición y el grosor del fósforo.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la iluminación LED automotriz continúa hacia una mayor eficacia luminosa (más lúmenes por vatio), permitiendo luces más brillantes o un menor consumo de energía y carga térmica. También hay un fuerte impulso para mejorar el índice de reproducción cromática (IRC) y la consistencia del color, especialmente para la iluminación ambiental interior donde la experiencia del usuario es clave. La miniaturización persiste, con encapsulados que se vuelven más pequeños mientras mantienen o aumentan la salida de luz. Además, la integración es una tendencia creciente, con encapsulados LED que incorporan CI excitadores, sensores o interfaces de comunicación para sistemas de iluminación inteligente. El énfasis en la fiabilidad y la calificación para entornos hostiles (alta temperatura, humedad, vibración, exposición química) sigue siendo primordial en el sector automotriz.