Hoja de Datos del LED 2820-SR2001M-AM - Paquete SMD 2.8x2.0mm - Super Rojo 632nm - 27lm @ 200mA - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

La serie 2820-SR2001M-AM representa un componente LED de montaje superficial de alto rendimiento, diseñado específicamente para entornos exigentes de iluminación automotriz. Este dispositivo forma parte de una familia de productos caracterizada por su huella compacta 2820 (2.8mm x 2.0mm), ofreciendo un equilibrio convincente entre salida luminosa, fiabilidad y factor de forma. Su aplicación principal es la iluminación automotriz, donde un rendimiento consistente en condiciones adversas es primordial. Sus ventajas clave incluyen el cumplimiento de estándares de calificación automotriz estrictos como AEC-Q102, una construcción robusta para procesos de soldadura de alta fiabilidad y un diseño optimizado para la gestión térmica, garantizando una salida de luz estable en todo el rango de temperatura operativa.

1.1 Características Principales y Cumplimiento

El LED está encapsulado en un formato SMD (Dispositivo de Montaje Superficial) estándar, facilitando los procesos de ensamblaje automatizado. Emite en el espectro Super Rojo con una longitud de onda dominante típica de 632 nanómetros. Una métrica de rendimiento principal es su flujo luminoso típico de 27 lúmenes cuando se alimenta con una corriente directa de 200 miliamperios. El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, proporcionando una iluminación extensa. Está diseñado con un grado de robustez frente a descargas electrostáticas, clasificado para 2kV (Modelo de Cuerpo Humano). El componente tiene una clasificación MSL 2 (Nivel de Sensibilidad a la Humedad 2), indicando su vida útil y requisitos de manejo antes de la soldadura por reflujo. Crucialmente, está calificado según el estándar AEC-Q102 Rev A, que es la calificación por pruebas de estrés para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices. También cumple con los Criterios de Prueba de Azufre Clase A1, ofreciendo resistencia a atmósferas corrosivas que contienen azufre. El producto cumple con las regulaciones RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y REACH, y se fabrica libre de halógenos, con contenido de bromo y cloro por debajo de los límites especificados (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análisis de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave definidos en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La característica óptica principal es elFlujo Luminoso (Iv), con un valor típico de 27 lúmenes a una corriente directa (IF) de 200mA. Los valores mínimo y máximo se especifican como 20 lm y 33 lm, respectivamente, bajo la misma condición. Este rango está directamente vinculado a la estructura de clasificación (binning) discutida más adelante. LaLongitud de Onda Dominante (λd)es típicamente de 632 nm, definiendo el color percibido de la luz Super Roja, con un rango de 627 nm a 639 nm. ElÁngulo de Visión (φ)se especifica como 120 grados, que es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad de la intensidad máxima. Este ángulo amplio es beneficioso para aplicaciones que requieren iluminación difusa o de área en lugar de un haz enfocado.

2.2 Características Eléctricas

LaTensión Directa (VF)es un parámetro crítico para el diseño del driver. A 200mA, la VF típica es de 2.3 voltios, con un rango de 2.00V a 2.75V. Esta variación requiere una clasificación de tensión adecuada para un rendimiento del sistema consistente. LaCorriente Directa (IF)tiene un rango de operación recomendado de 25mA a 250mA, siendo 200mA la condición de prueba para la mayoría de las especificaciones. Exceder la clasificación absoluta máxima de 250mA puede causar daños permanentes. El dispositivono está diseñado para operación inversa, lo que significa que aplicar una tensión inversa puede causar una falla inmediata; por lo tanto, la protección del circuito (como un diodo en serie en arreglos paralelos) es esencial si es posible un sesgo inverso.

2.3 Clasificaciones Térmicas y de Fiabilidad

La gestión térmica es crucial para la longevidad y el rendimiento del LED. LaResistencia Térmicadesde la unión hasta el punto de soldadura se da mediante dos valores: una resistencia térmica real (Rth JS real) de 18 K/W (típica) y un valor derivado por método eléctrico (Rth JS el) de 12 K/W (típica). Los diseñadores deben usar la resistencia térmica real para cálculos más precisos de la temperatura de unión. LaTemperatura de Unión (TJ)no debe exceder los 150°C. ElRango de Temperatura de Operación (Topr)es de -40°C a +125°C, adecuado para aplicaciones automotrices en el vano motor y exteriores. LaDisipación de Potencia (Pd)máxima absoluta es de 687.5 mW. El dispositivo puede soportar unaCorriente de Sobretensión (IFM)de 1000 mA para pulsos muy cortos (t <= 10 μs, ciclo de trabajo 0.005), lo cual es relevante para condiciones de arranque o transitorias. La máximaTemperatura de Soldadura por Reflujoes de 260°C durante 30 segundos, definiendo el perfil de temperatura máxima durante el ensamblaje.

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). El 2820-SR2001M-AM utiliza un sistema de clasificación tridimensional.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica en tres lotes: E8 (20-23 lm), E9 (23-27 lm) y F1 (27-33 lm). La "M" en el número de parte indica un nivel de brillo Medio, que típicamente corresponde al lote central (E9). Los diseñadores deben seleccionar el lote apropiado basándose en la salida de luz mínima requerida para su aplicación, considerando la tolerancia de medición del 8%.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se clasifica para ayudar en la igualación de corriente, especialmente cuando los LED están conectados en paralelo. Los lotes son: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) y 2527 (2.50-2.75V). Usar LED del mismo lote de tensión en una configuración paralela ayuda a garantizar una distribución de corriente y brillo más uniforme.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

La consistencia de color se gestiona a través de lotes de longitud de onda dominante, agrupados en pasos de 3nm: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) y 3639 (636-639 nm). El valor típico de 632 nm cae dentro de los lotes 3033 o 3336. Para aplicaciones donde la coincidencia de color precisa es crítica, es necesario especificar un lote de longitud de onda estrecho.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran el comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables, lo cual es esencial para un diseño de sistema robusto.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

El gráfico muestra la relación exponencial entre la corriente directa y la tensión directa. En el punto de operación típico de 200mA, la tensión es aproximadamente 2.3V. Esta curva es vital para diseñar el circuito limitador de corriente, ya sea usando una simple resistencia o un driver de corriente constante. La pendiente indica la resistencia dinámica del LED.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico demuestra que la salida de luz aumenta de manera superlineal con la corriente hasta cierto punto. Si bien operar a corrientes más altas produce más luz, también genera más calor, lo que puede reducir la eficiencia y la vida útil. El punto de prueba de 200mA es un buen equilibrio entre salida y fiabilidad para este dispositivo.

4.3 Gráficos de Dependencia de la Temperatura

Tres gráficos clave muestran la variación del rendimiento con la temperatura de unión:Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que VF disminuye linealmente al aumentar la temperatura (aproximadamente -2 mV/°C), lo que puede usarse para una detección de temperatura aproximada.Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Uniónmuestra que la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, una característica de todos los LED. Se requiere un disipador de calor efectivo para mantener un brillo estable.Desplazamiento de Longitud de Onda Relativo vs. Temperatura de Uniónindica que la longitud de onda dominante se desplaza ligeramente con la temperatura (típicamente 0.1 nm/°C para LED rojos), lo que generalmente es despreciable para la mayoría de las aplicaciones pero puede ser relevante para usos críticos en color.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este es uno de los gráficos más críticos para la fiabilidad. Muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura. A medida que la temperatura de la almohadilla aumenta, la corriente máxima permitida disminuye linealmente. Por ejemplo, a la temperatura máxima de la almohadilla de 125°C, la corriente máxima permitida es de 250mA (la clasificación absoluta máxima). Para garantizar una larga vida, se recomienda operar significativamente por debajo de esta línea de reducción. La curva también especifica una corriente de operación mínima de 25mA.

4.5 Capacidad de Manejo de Pulsos Permitida

Este gráfico define la corriente de pulso máxima permitida, no repetitiva o repetitiva, para un ancho de pulso (tp) y ciclo de trabajo (D) dados. Permite a los diseñadores comprender la capacidad del LED para manejar pulsos cortos de alta corriente, lo que es útil para atenuación PWM o condiciones transitorias. Las curvas muestran que para pulsos muy cortos (ej., 10 μs), la corriente puede exceder significativamente la clasificación máxima en DC.

4.6 Distribución Espectral y Patrón de Radiación

El gráfico de distribución espectral relativa muestra un pico estrecho alrededor de 632 nm, característico de un LED rojo de alta eficiencia. El diagrama típico del patrón de radiación (no detallado completamente en el extracto proporcionado pero referenciado) ilustraría la distribución espacial de la luz, confirmando el ángulo de visión de 120° con un patrón Lambertiano o similar.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas

El LED utiliza el contorno de paquete estándar 2820. Las dimensiones se proporcionan en un dibujo detallado (implícito en la sección 3). Las características clave incluyen la longitud y anchura total (2.8mm x 2.0mm), la geometría de la lente y la ubicación de los terminales de cátodo y ánodo. El cátodo suele estar marcado por un indicador visual como una muesca, una esquina cortada o un punto en el encapsulado. Las tolerancias para dimensiones no críticas son de ±0.1mm.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadilla de Soldadura

La sección 4 proporciona un diseño de patrón de soldadura (land pattern) para el PCB. Adherirse a esta huella recomendada es crítico para una soldadura fiable, una transferencia térmica adecuada y para prevenir el efecto "tombstoning" durante el reflujo. El diseño incluye almohadillas para los dos terminales eléctricos y una almohadilla térmica central. La almohadilla térmica es esencial para conducir el calor desde la unión del LED hacia el cobre del PCB, que actúa como disipador. Las dimensiones aseguran la formación correcta del filete de soldadura y la alineación del componente.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo es compatible con procesos estándar de soldadura por reflujo por infrarrojos o convección. La condición máxima especificada es una temperatura máxima de 260°C durante 30 segundos. Debe usarse un perfil típico libre de plomo, con etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento cuidadosamente controladas para evitar choque térmico y asegurar la formación adecuada de la junta de soldadura. La clasificación MSL 2 significa que el componente debe ser horneado si se expone al aire ambiente por más tiempo que su vida útil especificada (típicamente 1 año cuando se almacena a <10% HR y <30°C) antes de someterse al reflujo.

6.2 Precauciones de Uso

Aplican las precauciones generales de manejo: evitar estrés mecánico en la lente, proteger contra descargas electrostáticas usando controles ESD apropiados (incluso con su clasificación de 2kV) y almacenar en condiciones secas y controladas según la clasificación MSL. Durante la soldadura, asegurar que la almohadilla térmica haga buen contacto con la almohadilla del PCB para maximizar la disipación de calor.

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Decodificación del Número de Parte

El número de parte2820-SR2001M-AMse estructura de la siguiente manera:2820: Familia de producto y tamaño del paquete (2.8mm x 2.0mm).SR: Código de color para Super Rojo.200: Corriente de prueba en miliamperios (200mA).1: Tipo de marco de conexión (1 = Bañado en oro).M: Nivel de brillo (M = Medio, correspondiente a un lote específico de flujo luminoso).AM: Designa aplicación y calificación Automotriz.

7.2 Referencia de Código de Color

La hoja de datos incluye una tabla completa que mapea símbolos de color a descripciones (ej., SR=Super Rojo, UR=Rojo, UG=Verde, UB=Azul, C=Blanco Frío, WW=Blanco Cálido, PA=Ámbar Convertido por Fósforo). Esto permite identificar otras variantes en la misma familia de paquete 2820.

7.3 Información de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para ensamblaje automatizado pick-and-place. Se proporcionan cantidades estándar por carrete (ej., 2000 o 4000 piezas por carrete) y dimensiones de la cinta para configurar correctamente los alimentadores en las máquinas de ensamblaje.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal esiluminación automotriz. Esto incluye:Señalización Exterior: Luces de freno altas centrales (CHMSL), luces traseras combinadas (freno/posición/intermitente), luces de marcador lateral.Iluminación Interior: Retroiluminación del tablero, iluminación de interruptores, iluminación ambiental.Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS): Iluminación de sensores donde se requiere una longitud de onda específica. Su calificación AEC-Q102, amplio rango de temperatura y resistencia al azufre lo hacen adecuado para estos entornos adversos.

8.2 Consideraciones de Diseño

Gestión Térmica: El aspecto más crítico. Usar la resistencia térmica (Rth JS real = 18 K/W) para calcular el aumento de temperatura de la unión por encima de la temperatura del PCB. Asegurar un área de cobre adecuada (almohadilla térmica) en el PCB, posiblemente con vías térmicas a capas internas o un plano en la parte posterior, para mantener baja la temperatura de la almohadilla de soldadura. Consultar la curva de reducción.Alimentación de Corriente: Usar un driver de corriente constante para una salida de luz estable, especialmente sobre temperatura. Si se usa una resistencia en serie, tener en cuenta la dispersión del lote de tensión directa y la tolerancia de la tensión de alimentación.Óptica: El ángulo de visión de 120° puede requerir óptica secundaria (lentes, guías de luz) para dar forma al haz para aplicaciones específicas.Protección ESD: Implementar precauciones ESD estándar durante el manejo y ensamblaje. En el circuito, considerar supresión de tensión transitoria si el LED está conectado a cables largos o buses automotrices ruidosos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien una comparación directa con competidores no está en la hoja de datos, se pueden inferir los diferenciadores clave de esta serie:Calificación Automotriz: El cumplimiento de AEC-Q102 es un diferenciador significativo frente a LED de grado comercial, involucrando rigurosas pruebas de estrés para ciclado de temperatura, humedad, vida operativa a alta temperatura, etc.Resistencia al Azufre: Los criterios de prueba de azufre Clase A1 son cruciales para aplicaciones automotrices e industriales donde el azufre atmosférico puede corroer componentes basados en plata.Libre de Halógenos: Cumple con estándares ambientales y de seguridad requeridos por muchos fabricantes de equipos originales (OEM).Rendimiento Térmico: Los valores de resistencia térmica especificados permiten un modelado térmico más preciso en comparación con piezas que solo proporcionan una clasificación de potencia máxima.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué brillo real puedo esperar?

R: El valor típico es de 27 lm a 200mA. Sin embargo, debe diseñar basándose en el lote mínimo que esté dispuesto a aceptar (ej., 20 lm para el lote E8) para garantizar el rendimiento del sistema. Contacte al proveedor para conocer la disponibilidad de lotes específicos.

P: ¿Puedo alimentar este LED con PWM para atenuar?

R: Sí, los LED son ideales para atenuación PWM. Asegúrese de que la corriente máxima durante el pulso "encendido" no exceda las clasificaciones del gráfico "Capacidad de Manejo de Pulsos Permitida" para su frecuencia y ciclo de trabajo elegidos. Se recomienda una frecuencia superior a 100Hz para evitar parpadeo visible.

P: ¿Cómo calculo el disipador de calor requerido?

R: 1) Determine su corriente de operación (ej., 200mA) y la VF correspondiente (ej., 2.3V). Potencia = 0.2A * 2.3V = 0.46W. 2) Estime o mida la temperatura esperada del PCB (Ts) en la almohadilla de soldadura. 3) Use Rth JS real (18 K/W): ΔT_unión = Potencia * Rth = 0.46W * 18 K/W ≈ 8.3K. 4) Temperatura de Unión Tj = Ts + ΔT_unión. Asegúrese de que Tj < 150°C y preferiblemente < 100°C para una larga vida. Use la curva de reducción para verificar si su corriente es segura a su Ts estimada.

P: ¿Es suficiente una resistencia limitadora de corriente?

R: Para aplicaciones simples y no críticas con una tensión de alimentación estable (Vcc), se puede usar una resistencia: R = (Vcc - VF_led) / I_F. Elija VF del lote máximo (2.75V) para asegurar que la corriente no exceda los límites si recibe un LED de baja VF. Este método es ineficiente y el brillo variará con Vcc y la VF del LED. Se recomienda un driver de corriente constante para aplicaciones automotrices.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una Luz de Frenos Alta Central (CHMSL)

Un diseñador necesita 15 LED para una CHMSL. Requisitos: Alto brillo para visibilidad diurna, color consistente, operación fiable desde -40°C hasta +85°C ambiente.

Pasos de Diseño:1)Eléctrico: Elegir una configuración en serie (los 15 LED en una sola cadena) para asegurar corriente idéntica. Se selecciona un driver elevador de corriente constante para proporcionar ~35V (15 * 2.3V) a 200mA. 2)Óptico: Especificar un lote estrecho de longitud de onda dominante (ej., 3033 o 3336) y un lote mínimo de flujo luminoso (F1 para la salida más alta) para garantizar uniformidad de color y brillo. 3)Térmico: El PCB es una placa de 2 capas con la capa superior dedicada a grandes rellenos de cobre bajo la almohadilla térmica de cada LED, conectados con trazas gruesas. Vías térmicas conectan a un plano de cobre en la capa inferior. Se ejecuta una simulación térmica para asegurar que la temperatura de la almohadilla se mantenga por debajo de 80°C a la temperatura ambiente máxima, manteniendo la temperatura de unión bien dentro de los límites. 4)Diseño de Placa (Layout): Se utiliza el diseño recomendado de almohadilla de soldadura. Se colocan diodos de protección ESD en las líneas de alimentación de entrada.

12. Introducción al Principio de Operación

Los Diodos Emisores de Luz (LED) son dispositivos semiconductores que emiten luz a través de electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones de la región tipo n se recombinan con los huecos de la región tipo p en la capa activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda (bandgap) de los materiales semiconductores utilizados. Para este LED Super Rojo, típicamente se utilizan materiales como AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para lograr la longitud de onda de 632 nm. El encapsulado SMD protege mecánicamente el pequeño chip semiconductor, alberga la lente primaria que da forma a la salida de luz y proporciona rutas de conexión térmica y eléctrica a través del marco de conexión.

13. Tendencias Tecnológicas y Contexto

El paquete 2820 representa un factor de forma maduro y ampliamente adoptado en la industria, ofreciendo un buen compromiso entre salida de luz, rendimiento térmico y espacio en la placa. Las tendencias en iluminación LED automotriz incluyen:Mayor Eficiencia: El desarrollo continuo apunta a más lúmenes por vatio (eficacia), reduciendo la carga eléctrica y los desafíos térmicos.MiniaturizaciónIluminación Inteligente: La integración de electrónica de control o múltiples chips de color (RGB) en los paquetes está creciendo.Estándares de Fiabilidad Más Altos: Los estándares automotrices como AEC-Q102 continúan evolucionando, impulsando predicciones de vida útil más largas y robustez bajo condiciones más extremas. Este componente en particular, con su claro enfoque automotriz y resistencia al azufre, se alinea con la demanda de la industria de componentes que puedan sobrevivir a los requisitos cada vez más exigentes y de larga vida útil de los vehículos modernos.