Scheda Tecnica LED Super Rosso 2820-SR3501H-AM - Dimensione 2.8x2.0mm - Tensione 2.45V - Potenza 0.86W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820-SR3501H-AM è un LED Super Rosso ad alta luminosità e montaggio superficiale, specificamente progettato per applicazioni automobilistiche impegnative. Questo componente fa parte di una famiglia di prodotti concepita per soddisfare rigorosi standard di affidabilità e prestazioni di grado automobilistico. La sua funzione principale è fornire una sorgente luminosa rossa affidabile, efficiente e intensa per varie funzioni di segnalazione e illuminazione all'interno di un veicolo.

I vantaggi principali di questo LED includono la qualifica secondo gli standard AEC-Q102, che ne garantisce la robustezza per l'ambiente automobilistico, e l'elevata emissione di flusso luminoso tipica di 45 lumen a una corrente di pilotaggio standard. Il dispositivo presenta un ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono una distribuzione angolare ampia della luce. È conforme alle direttive RoHS, REACH e privo di alogeni, riflettendo le moderne normative ambientali e di sicurezza.

Il mercato di riferimento è esclusivamente l'illuminazione automobilistica, inclusi ma non limitati a: illuminazione ambientale interna, terzo stop luce alto (CHMSL), fanali posteriori combinati e altre funzioni di segnalazione dove un colore rosso distinto e un'elevata affidabilità sono fondamentali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni fotometriche si concentrano su un flusso luminoso tipico (Φ_v) di 45 lumen quando pilotato a 350 mA. Questa misura ha una tolleranza di ±8% ed è rilevata con il pad termico stabilizzato a 25°C. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è tipicamente di 632 nm, definendo il suo punto colore Super Rosso, con un intervallo specificato da 627 nm a 639 nm e una tolleranza di misura di ±1 nm. La distribuzione spaziale della luce è caratterizzata da un ampio angolo di visione (2φ) di 120 gradi, con una tolleranza di ±5 gradi. Questo fascio ampio è ideale per applicazioni che necessitano di una buona visibilità da varie angolazioni.

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma la natura monocromatica di questo LED Super Rosso. L'emissione è concentrata in una banda stretta centrata attorno a 632 nm, con praticamente nessuna emissione nelle regioni blu o verde. Ciò si traduce in un colore rosso altamente saturo, ideale per le funzioni di segnalazione automobilistica dove la purezza del colore è regolamentata.

La tensione diretta (V_F) è un parametro elettrico chiave, tipicamente di 2,45 V a 350 mA, con un intervallo da 2,00 V a 2,75 V e una tolleranza di misura di ±0,05 V. Il dispositivo è classificato per una corrente diretta continua (I_F) fino a 500 mA, con un massimo assoluto di 1500 mA per condizioni di sovratensione (larghezza impulso ≤10 μs, duty cycle 0,005). È cruciale notare che questo LED ènon progettato per funzionamento inverso; applicare una tensione inversa può causare danni immediati.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. La resistenza termica giunzione-punto di saldatura (R_thJS) è specificata attraverso due metodi: una misura reale che fornisce 12,8 K/W tipici (max 16,2 K/W) e una misura elettrica che fornisce 10 K/W tipici (max 13 K/W). La massima temperatura di giunzione ammissibile (T_J) è di 150°C. Il dispositivo può funzionare ed essere stoccato in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -40°C e +125°C. Un adeguato dissipatore di calore è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente quando si opera a correnti più elevate.

2.4 Affidabilità e Classificazioni Ambientali

Il LED soddisfa diversi benchmark di affidabilità chiave. Ha una classificazione di sensibilità ESD di 2 kV (Modello Corpo Umano, HBM), standard per i componenti automobilistici. È qualificato secondo AEC-Q102 Revisione A, lo standard globale per i semiconduttori optoelettronici discreti nelle applicazioni automobilistiche. Inoltre, soddisfa i Criteri di Prova allo Zolfo Classe A1, indicando resistenza agli ambienti corrosivi contenenti zolfo. Il componente è anche conforme a RoHS, REACH ed è privo di alogeni (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Il suo Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è 2.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il 2820-SR3501H-AM utilizza tre criteri di binning indipendenti.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa a 350 mA. Il bin standard per questa serie è F3, con un intervallo di flusso luminoso da 39 lm (min) a 45 lm (max). Altri bin disponibili includono F4 (45-52 lm) e F5 (52-60 lm). Ciò consente ai progettisti di selezionare un livello di luminosità appropriato per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene binnata per facilitare la progettazione del circuito e l'adattamento dell'alimentatore. I bin includono 2022 (2,00-2,25 V), 2225 (2,25-2,50 V) e 2527 (2,50-2,75 V). Conoscere il bin V_Faiuta a prevedere il consumo energetico e il carico termico in modo più accurato.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è strettamente controllato attraverso il binning. I gruppi sono definiti come 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) e 3639 (636-639 nm). Ciò garantisce una minima variazione di colore tra i singoli LED in un array, aspetto critico per applicazioni estetiche e di segnalazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso Relativo

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. A 350 mA, la V_Ftipica è di 2,45V. La curva Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta dimostra che l'emissione luminosa è sub-lineare a correnti più basse e diventa più lineare all'aumentare della corrente, avvicinandosi a un plateau vicino alla corrente massima nominale. Ciò evidenzia l'importanza di pilotare il LED alla sua corrente consigliata o vicino ad essa per un'efficienza ottimale.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

I grafici delle prestazioni mostrano chiaramente l'impatto della temperatura. La curva Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione ha una pendenza negativa, il che significa che V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura (tipicamente -2 mV/°C per i LED rossi). Questo può essere utilizzato per il monitoraggio della temperatura di giunzione. La curva Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione mostra una significativa diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, un fenomeno noto come "thermal droop". La curva Lunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzione indica un leggero spostamento della lunghezza d'onda dominante (tipicamente 0,03-0,05 nm/°C per i LED rossi AlInGaP) con la temperatura, generalmente minimo per questo sistema di materiali.

4.3 Derating della Corrente Diretta e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta è fondamentale per il progetto termico. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). Alla massima T_Soperativa di 125°C, la massima I_Fè di 500 mA. La corrente deve essere ridotta a temperature del pad più elevate per evitare di superare il limite di giunzione di 150°C. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili fornisce indicazioni per il funzionamento in impulsi, mostrando la corrente di picco dell'impulso (I_FP) ammissibile per una data larghezza d'impulso (t_p) e duty cycle (D), con il punto di saldatura a 25°C.

4.4 Distribuzione Spettrale

The Relative Spectral Distribution graph confirms the monochromatic nature of this Super Red LED. The emission is concentrated in a narrow band centered around 632 nm, with virtually no emission in the blue or green regions. This results in a highly saturated red color, ideal for automotive signal functions where color purity is regulated.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il LED utilizza un package SMD (dispositivo a montaggio superficiale) 2820. Il nome indica le dimensioni approssimative: 2,8 mm di lunghezza e 2,0 mm di larghezza. Il disegno meccanico esatto fornisce dimensioni dettagliate, inclusa l'altezza complessiva, la geometria della lente e il posizionamento del lead frame. Le tolleranze sono tipicamente di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il package è progettato per la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) dedicato per la progettazione del PCB. Questo pattern è ottimizzato per la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante la rifusione e per un efficace trasferimento di calore dal pad termico del LED al PCB. Rispettare questo layout consigliato è essenziale per la stabilità meccanica, le prestazioni elettriche e, soprattutto, la gestione termica. Il design del pad include via termiche esposte o un riempimento in rame per fungere da dissipatore.

5.3 Identificazione della Polarità

Il disegno meccanico della scheda tecnica indica i terminali anodo e catodo. Tipicamente, il package può avere una marcatura come una tacca, un punto o un angolo smussato per identificare il catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio, poiché un collegamento inverso impedirà il funzionamento e probabilmente danneggerà il dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato per garantire un fissaggio affidabile senza danneggiare il LED. Il profilo specifica i parametri chiave: pendenza di preriscaldamento, tempo e temperatura di "soak", tempo sopra il liquidus (TAL), temperatura di picco e velocità di raffreddamento. La temperatura massima assoluta di saldatura è di 260°C per 30 secondi. Seguire questo profilo è fondamentale per evitare shock termici, delaminazioni o difetti nei giunti di saldatura.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono: evitare stress meccanici sulla lente, prevenire la contaminazione della superficie ottica, utilizzare procedure di manipolazione ESD appropriate (essendo classificato per 2kV HBM) e garantire che il dispositivo sia stoccato in un ambiente asciutto secondo la sua classificazione MSL 2 prima dell'uso. Il LED non dovrebbe essere operato al di sotto di 50 mA come indicato sulla curva di derating.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

I componenti devono essere stoccati nelle loro buste barriera all'umidità originali con essiccante, a temperature comprese tra -40°C e +125°C, in un ambiente non corrosivo. Una volta aperta la busta, i componenti classificati MSL 2 devono essere assemblati entro un termine specifico (tipicamente 1 anno a<30°C/60% UR) o essere ri-essiccati secondo le istruzioni del produttore per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina, lo standard per l'assemblaggio SMD automatico. Le informazioni di imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento del componente. Ciò garantisce la compatibilità con i sistemi alimentatori standard sulle linee di assemblaggio.

7.2 Sistema di Numerazione dei Parti

Il numero di parte 2820-SR3501H-AM è decifrato come segue:

• 2820: Famiglia di prodotto e dimensione del package (2,8mm x 2,0mm).
• SR: Colore (Super Rosso).
• 350: Corrente di test in milliampere (350 mA).
• 1: Tipo di lead frame (1 = Dorato).
• H: Livello di luminosità (H = Alto).
• AM: Designa il grado applicativo Automobilistico.

Questa convenzione di denominazione consente l'identificazione precisa degli attributi chiave del componente.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione automobilistica. Gli usi specifici includono:

• Segnalazione Esterna: Fanali posteriori, luci di stop, terzo stop luce alto (CHMSL), indicatori di direzione.
• Illuminazione Interna: Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione ambientale, spie di avviso.

La sua qualifica AEC-Q102 e la resistenza allo zolfo lo rendono adatto per posizioni esterne o sotto cofano severe, dove sono preoccupanti temperature estreme, umidità ed esposizione chimica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio: Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per adattarsi all'intervallo del bin V_F.

Gestione Termicaè l'aspetto più critico del progetto. Il PCB deve fornire un adeguato percorso termico dai pad di saldatura del LED a un dissipatore o al piano di massa della scheda. Utilizzare la resistenza termica fornita (R_thJS) e la curva di derating per calcolare il necessario progetto termico per mantenere T_Jal di sotto di 150°C nelle condizioni peggiori.

Progetto Ottico: L'angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide luminose) per modellare il fascio per applicazioni specifiche, come creare un aspetto uniformemente illuminato o un segnale focalizzato.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED rossi commerciali standard, la serie 2820-SR3501H-AM offre vantaggi distintivi per l'uso automobilistico:

• Affidabilità: La qualifica AEC-Q102 implica rigorosi test di stress (vita operativa ad alta temperatura, cicli termici, resistenza all'umidità, ecc.) ben oltre le specifiche commerciali.
• Intervallo di Temperatura Esteso: Il funzionamento da -40°C a +125°C è essenziale per gli ambienti automobilistici, mentre i LED commerciali tipicamente arrivano a +85°C.
• Binning di Colore e Flusso: Un binning più stretto garantisce coerenza nell'aspetto e nelle prestazioni tra tutte le unità in un assemblaggio di illuminazione del veicolo.
• Resistenza allo Zolfo: La conformità al test dello zolfo Classe A1 protegge dalla corrosione causata dai gas contenenti zolfo presenti in alcuni ambienti automobilistici (es. da pneumatici o certe guarnizioni).
• Tracciabilità: I componenti di grado automobilistico hanno tipicamente requisiti di tracciabilità più rigorosi lungo tutta la catena di fornitura.

Il suo principale elemento di differenziazione è questa robustezza certificata per l'ecosistema automobilistico.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente dalla batteria da 12V dell'auto?

R: No. Il LED richiede un driver a corrente costante. Collegarlo direttamente a 12V causerebbe una sovracorrente catastrofica e un guasto immediato. È obbligatorio un circuito driver (lineare o switching) che regoli la corrente a 350 mA (o un altro livello desiderato entro le specifiche).

D: Qual è lo scopo del lead frame dorato (Tipo "1")?

R: La doratura fornisce una superiore resistenza alla corrosione e un'eccellente saldabilità nel tempo, importante per l'affidabilità a lungo termine in ambienti automobilistici severi. Garantisce anche una connessione elettrica stabile e a bassa resistenza.

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica (Reale vs. Elettrico)?

R: Il valore "Reale" (12,8 K/W) è misurato direttamente utilizzando un metodo di prova termico. Il valore "Elettrico" (10 K/W) è derivato dalla caratteristica di tensione diretta sensibile alla temperatura. Per un progetto termico conservativo, è consigliabile utilizzare il valore "Reale" più alto o il valore massimo specificato (16,2 K/W) nei calcoli.

D: È sempre necessario un dissipatore di calore?

R: Dipende dalla corrente di pilotaggio, dalla temperatura ambiente e dal progetto del PCB. Alla piena corrente di 500 mA e/o ad alte temperature ambiente, un percorso termico efficace (attraverso il PCB verso un dissipatore o una grande area di rame) è assolutamente necessario per rimanere entro il limite di temperatura di giunzione. A correnti più basse e in ambienti freschi, il PCB stesso può essere sufficiente.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario: Progettazione di un array per terzo stop luce alto (CHMSL).

Un progettista deve creare un CHMSL utilizzando 10 LED. L'obiettivo è una luminosità e un colore uniformi, funzionante dal sistema a 12V del veicolo, con una temperatura massima del punto di saldatura di 100°C.

Passaggi:

1. Progetto Elettrico: Scegliere un driver a corrente costante in grado di fornire ~3,5A totali (10 x 350mA). La tensione di uscita del driver deve essere superiore alla somma della V_Fmassima della stringa in serie. Per 10 LED in serie con V_F(max)=2,75V, il driver necessita di >27,5V in uscita. In alternativa, utilizzare stringhe in parallelo con resistori di stabilizzazione o driver individuali.
2. Progetto Termico: Utilizzando la curva di derating, a T_S=100°C, la I_Fcontinua massima è ~520 mA, quindi 350 mA è sicura. Calcolare l'impedenza termica richiesta da giunzione ad ambiente: ΔT = T_J(max)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Potenza per LED P_D≈ I_F* V_F= 0,35A * 2,45V = 0,8575W. R_thJArichiesta ≤ ΔT / P_D= 50°C / 0,8575W ≈ 58,3 K/W. Poiché R_thJSè ~12,8 K/W, il PCB e l'ambiente devono fornire R_thSA≤ 45,5 K/W.
3. Ottica/Meccanica: Posizionare i LED sul PCB secondo il layout consigliato dei pad. Progettare una guida luminosa o un diffusore per fondere la luce delle 10 sorgenti discrete in una singola barra di luce uniforme come richiesto dalle normative.
4. Binning: Specificare bin stretti per il flusso luminoso (es. F3 o F4) e la lunghezza d'onda dominante (es. 3033) per garantire che tutti i 10 LED corrispondano strettamente.

12. Principio di Funzionamento

Il 2820-SR3501H-AM è basato su un sistema di materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando una tensione diretta che supera l'energia di banda del materiale viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati AlInGaP è progettata per produrre fotoni con una lunghezza d'onda centrata attorno a 632 nm, che l'occhio umano percepisce come un colore rosso saturo. La lente in epossidico incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione ambientale e modella la luce emessa nell'angolo di visione di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica, inclusa per le funzioni di segnalazione rossa, è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza (package più piccoli con emissione luminosa più elevata) e un'affidabilità migliorata. C'è anche una spinta verso driver LED intelligenti integrati con capacità di diagnostica e comunicazione (es. via bus LIN o CAN). Inoltre, la spinta verso moduli di illuminazione standardizzati e scalabili sta influenzando il design del package e dell'ottica. Il package 2820 rappresenta una piattaforma matura e affidabile, mentre i design più recenti potrebbero concentrarsi su chip-scale package (CSP) o moduli multi-chip integrati per una maggiore flessibilità e prestazioni di progettazione.