Hoja de Datos del LED SMD 2820 - Paquete 2.8x2.0mm - Color Ámbar - 3.0V Típ. - 0.45W @ 150mA - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-PA1501M-AM es un LED de montaje superficial de alto rendimiento, diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación automotriz. Utiliza tecnología de conversión por fósforo para producir una salida de color ámbar estable. El dispositivo está alojado en un paquete SMD compacto de 2.8mm x 2.0mm, ofreciendo un equilibrio entre tamaño y salida de luz. Sus ventajas principales incluyen el cumplimiento del estricto estándar de calificación automotriz AEC-Q102, alta protección contra descargas electrostáticas (ESD) de 8KV (HBM) y adhesión a regulaciones ambientales como RoHS, REACH y requisitos libres de halógenos. El mercado objetivo es la iluminación interior y exterior automotriz, donde la fiabilidad, la consistencia del color y el rendimiento en condiciones adversas son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento del LED se caracteriza bajo una corriente de prueba estándar de 150 mA. El flujo luminoso típico es de 45 lúmenes (lm), con un mínimo de 39 lm y un máximo de 60 lm según la estructura de binning. El voltaje directo (Vf) a esta corriente es típicamente de 3.00 voltios, con un rango de 2.75V a 3.5V. Este parámetro es crucial para el diseño del driver y la gestión térmica. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, proporcionando una distribución de luz amplia y uniforme. Las coordenadas de cromaticidad se centran alrededor de CIE x=0.575 y CIE y=0.418, definiendo su tono ámbar específico. Todas las mediciones fotométricas tienen una tolerancia de ±8%, y las mediciones de voltaje directo tienen una tolerancia de ±0.05V.

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 (tp ≤ 10 μs) de 750 mA. 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. Se proporcionan dos valores de resistencia térmica: la resistencia térmica real de unión a punto de soldadura (Rth JS real) es un máximo de 22 K/W, mientras que el valor derivado por método eléctrico (Rth JS el) es un máximo de 15 K/W. Estos valores son críticos para calcular la disipación térmica necesaria para mantener Tj dentro de límites seguros durante la operación.

3. Explicación del Sistema de Binning

Los LEDs se clasifican en bins para garantizar consistencia en parámetros clave para el diseño de aplicaciones.

3.1 Binning de Flujo Luminoso

Los bins de flujo se designan F3, F4 y F5. El bin F3 cubre flujo luminoso de 39 lm a 45 lm, F4 de 45 lm a 52 lm, y F5 de 52 lm a 60 lm. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs según el nivel de brillo requerido para su aplicación específica.

3.2 Binning de Voltaje Directo

Los bins de voltaje ayudan a emparejar LEDs para compartir corriente en arreglos multi-LED. Los bins son 2730 (2.75V - 3.00V), 3032 (3.00V - 3.25V) y 3235 (3.25V - 3.50V). Usar LEDs del mismo bin de voltaje o bins muy cercanos minimiza el desequilibrio de corriente.

3.3 Binning de Color

El color ámbar está estrictamente controlado dentro de dos bins principales: YA e YB. Cada bin se define por un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Los bins YA e YB tienen límites de coordenadas específicos que aseguran que el color ámbar emitido caiga dentro de un rango visualmente consistente y aceptable. Las coordenadas típicas proporcionadas (x=0.575, y=0.418) sirven como punto de referencia central.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

La gráfica de Corriente Directa vs. Voltaje Directo muestra la relación exponencial típica de los LEDs. A 150 mA, el 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. Si bien operar a corrientes más altas produce más luz, también genera más calor, impactando la eficiencia y la longevidad.

4.2 Dependencia de la Temperatura

Las gráficas de rendimiento versus temperatura de unión son críticas para aplicaciones automotrices. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión muestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura. A 125°C, el flujo relativo es aproximadamente del 70-80% de su valor a 25°C. El Voltaje Directo tiene un coeficiente de temperatura negativo, disminuyendo linealmente con el aumento de temperatura. Las gráficas de Desplazamiento de Coordenadas de Cromaticidad muestran un cambio mínimo tanto con el aumento de corriente como de temperatura, indicando una buena estabilidad de color.

4.3 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

La gráfica de Distribución Espectral Relativa confirma un espectro convertido por fósforo, típico de LEDs ámbar, con un pico de emisión ancho. El diagrama de ángulo de visión ilustra el patrón de emisión tipo Lambertiano con un ancho total a media potencia (FWHM) de 120°, confirmando la distribución de luz amplia y uniforme.

4.4 Derating y Capacidad de Manejo de Pulsos

La Curva de Derating de Corriente Directa dicta la corriente continua máxima permitida basada en la temperatura del pad de soldadura (Ts). Por ejemplo, a Ts=125°C, la IF máxima es de 350 mA. La curva exige una corriente de operación mínima de 20 mA. La gráfica de Capacidad de Manejo de Pulsos Permisible define la corriente de pulso pico (IFP) permitida para anchos de pulso muy cortos (tp) y varios ciclos de trabajo (D), lo cual es útil para aplicaciones de atenuación PWM o estroboscópicas.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El paquete del LED tiene dimensiones de 2.8mm de largo y 2.0mm de ancho. El dibujo mecánico proporciona medidas detalladas incluyendo altura total, geometría de la lente y dimensiones de los terminales. Todas las tolerancias son de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario. El tamaño compacto facilita diseños de PCB de alta densidad.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un diseño de patrón de pistas para asegurar una soldadura confiable y un rendimiento térmico óptimo. El diseño incluye pads para los dos terminales eléctricos y un pad térmico central. El pad térmico es esencial para una transferencia de calor eficiente desde la unión del LED hacia el PCB. Adherirse a este diseño recomendado ayuda a prevenir el efecto "tombstoning", mejora la fiabilidad de la unión soldada y maximiza la disipación térmica.

5.3 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, un punto o una marca verde en la parte inferior del paquete, como se indica en el dibujo mecánico. La orientación correcta de la polaridad durante el montaje es obligatoria para prevenir daños al dispositivo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED está clasificado para una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante 30 segundos. Se debe seguir un perfil de reflujo detallado, que típicamente incluye etapas de precalentamiento, estabilización térmica, reflujo (con temperatura pico que no exceda los 260°C) y enfriamiento. El perfil debe ser compatible con los estándares JEDEC para componentes de nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) 2, lo que significa que el dispositivo debe ser horneado si se expone a condiciones ambientales más allá de su vida útil antes del reflujo.

6.2 Precauciones de Uso

Las precauciones clave incluyen: evitar estrés mecánico en la lente, prevenir la contaminación de la superficie óptica, usar procedimientos de manejo ESD apropiados y asegurar que el PCB y la pasta de soldadura estén limpios para prevenir corrosión inducida por azufre (el dispositivo cumple con la Clase A1 de Prueba de Azufre).

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El rango de temperatura de almacenamiento es de -40°C a +125°C. Para almacenamiento a largo plazo, los componentes deben mantenerse en sus bolsas barrera de humedad originales con desecante si la bolsa ha sido abierta y el tiempo de exposición excede la vida útil del MSL 2.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

Los LEDs 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.

7.2 Reglas de Nomenclatura de Número de Parte y Modelo

El número de parte 2820-PA1501M-AM sigue una estructura lógica: "2820" indica el tamaño del paquete, "PA" probablemente significa Ámbar convertido por Fósforo, "150" puede referirse a la corriente de prueba nominal en mA, "1M" podría denotar un bin específico de flujo/color o versión, y "AM" confirma el color ámbar. La información de pedido permite seleccionar bins específicos para flujo luminoso (F3/F4/F5) y voltaje directo (2730/3032/3235) para cumplir con requisitos de aplicación precisos.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación automotriz. Esto incluye aplicaciones interiores como retroiluminación de tableros, iluminación de interruptores y luces ambientales. Las aplicaciones exteriores incluyen luces de posición laterales, indicadores de giro (dependiendo de regulaciones locales e intensidad luminosa requerida) y luces de circulación diurna (DRL) cuando se usan en grupos o con ópticas apropiadas.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben considerar varios factores:Gestión Térmica:Usar los valores de resistencia térmica y la curva de derating para diseñar un disipador de calor en el PCB adecuado (área de cobre) y posiblemente considerar el uso de PCBs de núcleo metálico (MCPCB) para aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente.Control de Corriente:Usar un driver de corriente constante para una salida de luz estable. El driver debe diseñarse para acomodar el rango del bin de voltaje directo.Óptica:El ángulo de visión de 120° puede requerir ópticas secundarias (lentes, guías de luz) para lograr los patrones de haz deseados para aplicaciones específicas.Diseño del PCB:Seguir de cerca el diseño recomendado de pads de soldadura, especialmente para la conexión del pad térmico, que debe conectarse a un área grande de cobre con múltiples vías a capas internas o inferiores para dispersar el calor.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con LEDs comerciales estándar, la serie 2820-PA1501M-AM se diferencia por su calificación de grado automotriz (AEC-Q102). Esto implica pruebas más rigurosas de ciclado térmico, resistencia a la humedad, vida útil a alta temperatura (HTOL) y otros factores de estrés. La clasificación ESD de 8KV es más alta que la de las piezas comerciales típicas. Su resistencia al azufre (Clase A1) es una ventaja clave en entornos automotrices e industriales donde el azufre atmosférico puede corroer componentes plateados. La combinación de una salida de flujo relativamente alta (45 lm típ.) desde un pequeño paquete 2820 ofrece buena eficacia luminosa y flexibilidad de diseño.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo operar este LED a 350 mA continuamente?

R: Solo puede operarlo a 350 mA si la temperatura del pad de soldadura (Ts) está en o por debajo de 25°C, según la curva de derating. En una aplicación real con Ts más alta, la corriente continua máxima permitida será menor. Consulte siempre la curva de derating.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Rth JS real y Rth JS el?

R: Rth JS real se mide usando un parámetro sensible a la temperatura (como el voltaje directo) y representa la ruta térmica real. Rth JS el se calcula a partir de parámetros eléctricos y a menudo es menor. Para un diseño térmico conservador, use el valor más alto de Rth JS real (22 K/W máx.).

P: ¿Cómo selecciono el bin correcto?

R: Para aplicaciones que requieren brillo consistente, especifique un bin de flujo luminoso estrecho (ej., F4). Para arreglos donde compartir corriente es crítico, especifique un bin de voltaje directo estrecho. Para aplicaciones críticas en color, especifique el bin de color (YA o YB).

P: ¿Es este LED adecuado para atenuación PWM?

R: Sí, la gráfica de capacidad de manejo de pulsos muestra que puede manejar corrientes pico altas a bajos ciclos de trabajo. Asegúrese de que el ancho de pulso y la frecuencia estén dentro de los límites especificados para evitar sobrecalentamiento.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Tira de Luz Ambiental para Interior Automotriz:Un diseño utiliza 20 LEDs en serie en un PCB flexible. El diseñador selecciona el bin de flujo F4 para brillo consistente y el bin de voltaje 3032 para un buen emparejamiento. Se usa un driver de corriente constante que suministra 150 mA. El PCB flexible se adhiere a un chasis metálico para disipación de calor, manteniendo Ts por debajo de 80°C, lo que permite una corriente de operación segura según la curva de derating.

Ejemplo 2: Luz de Posición Lateral Exterior:El diseño utiliza 3 LEDs. Debido a temperaturas ambiente más altas bajo el capó, el diseñador usa un PCB de núcleo metálico (MCPCB). Se realiza una simulación térmica usando Rth JS real = 22 K/W y la temperatura ambiente esperada para asegurar que Tj permanezca por debajo de 125°C. El amplio ángulo de visión de 120° elimina la necesidad de una lente difusora secundaria, simplificando el diseño de la carcasa.

12. Introducción al Principio de Operación

Este LED es del tipo convertido por fósforo. El chip semiconductor central emite luz a una longitud de onda corta (típicamente azul o UV cercano). Esta luz es absorbida por una capa de material de fósforo depositada sobre o alrededor del chip. El fósforo luego re-emite luz a longitudes de onda más largas. Al seleccionar cuidadosamente la composición del fósforo, la luz combinada del chip y el fósforo se percibe como ámbar. Este método permite un control preciso sobre el punto de color y a menudo proporciona mejor estabilidad y consistencia en comparación con LEDs de color de emisión directa (como AlInGaP para ámbar/rojo). El paquete de montaje superficial integra el chip, el fósforo y una lente moldeada de silicona o epoxi que da forma a la salida de luz y proporciona protección ambiental.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia en iluminación LED automotriz es hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), mayor densidad de potencia (más luz desde paquetes más pequeños) y una fiabilidad mejorada bajo condiciones extremas. La tecnología de fósforos continúa avanzando, ofreciendo mayor eficiencia de conversión y mejor estabilidad de color con la temperatura y el tiempo. Las tecnologías de empaquetado están evolucionando para mejorar el rendimiento térmico, permitiendo corrientes de manejo más altas sin comprometer la vida útil. Además, la integración de electrónica de control y múltiples chips LED en módulos únicos es una tendencia creciente. La adhesión a estándares como AEC-Q102 y pruebas específicas de resistencia al azufre refleja el impulso de la industria por una fiabilidad cuantificada y garantizada en los duros entornos automotrices.