Scheda Tecnica LED Giallo 2820-UY2001M-AM - Pacchetto SMD 2.8x2.0mm - Tensione Diretta 2.4V - Flusso Luminoso 33lm - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820-UY2001M-AM rappresenta un componente LED a montaggio superficiale ad alta affidabilità, progettato specificamente per applicazioni di illuminazione automotive impegnative. Questo dispositivo è caratterizzato dall'ingombro compatto del pacchetto SMD 2820, erogando un flusso luminoso tipico di 33 lumen a una corrente operativa standard di 200mA. L'emissione luminosa principale è nello spettro del giallo, con una lunghezza d'onda dominante centrata attorno ai 589nm. Un differenziatore chiave per questo prodotto è la sua conformità allo stringente standard di qualifica AEC-Q102 Rev A per semiconduttori optoelettronici discreti in applicazioni automotive, garantendo prestazioni e longevità nelle dure condizioni ambientali tipiche del settore automobilistico. Ulteriori certificazioni includono l'aderenza ai criteri RoHS, REACH e alla produzione senza alogeni, rendendolo una scelta adatta per progetti moderni ed ecologicamente consapevoli.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa serie LED sono radicati nella sua robustezza di grado automotive e nelle prestazioni fotometriche ottimizzate. Il dispositivo presenta un'elevata tolleranza alle scariche elettrostatiche (ESD) di 2KV (HBM), migliorando l'affidabilità nella manipolazione e nell'assemblaggio. Il suo ampio angolo di visione di 120 gradi fornisce un'eccellente distribuzione spaziale della luce, cruciale per applicazioni come l'illuminazione ambientale interna, l'illuminazione del cruscotto e i segnalatori esterni dove è richiesta una luminosità uniforme. Il mercato di riferimento principale è il settore automotive, inclusi i fornitori Tier-1 e gli OEM che sviluppano moduli di illuminazione per veicoli passeggeri, autocarri commerciali e motocicli. Le sue specifiche di affidabilità lo rendono anche un candidato per altri mercati ad alta affidabilità come le spie luminose industriali e la segnaletica esterna dove le prestazioni a lungo termine sono critiche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici, ottici e termici è essenziale per una corretta progettazione del circuito e l'integrazione nel sistema.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il parametro fotometrico centrale è il flusso luminoso (Φ_v), specificato con un valore tipico di 33 lumen a I_F= 200mA. I valori minimo e massimo sono rispettivamente 27 lm e 45 lm, con una tolleranza di misura di ±8%. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è tipicamente 589nm, con un intervallo da 585nm a 594nm e una stretta tolleranza di ±1nm. Ciò colloca l'emissione saldamente nella regione del colore giallo. La distribuzione spaziale della luce è definita da un ampio angolo di visione di 120 gradi, misurato ai punti di mezza intensità (dove l'intensità luminosa è il 50% del valore di picco). Questo parametro ha una tolleranza di ±5°.

2.2 Caratteristiche Elettriche

La tensione diretta (V_F) è un parametro critico per la progettazione dell'alimentazione e la gestione termica. Alla corrente operativa tipica di 200mA, V_Fè 2.4V, con un intervallo da 2.00V a 2.75V (tolleranza ±0.05V). La corrente diretta continua raccomandata (I_F) è 200mA, con un valore massimo assoluto di 250mA. Per condizioni di sovracorrente, il dispositivo può sopportare una corrente di picco (I_FM) di 1000mA per impulsi ≤10μs con un ciclo di lavoro molto basso (D=0.005). È importante notare che questo LED non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche

Un'effettiva dissipazione del calore è fondamentale per le prestazioni e la durata del LED. La resistenza termica dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura (R_thJS) è fornita in due valori: 32 K/W (tipico, misura reale) e 28 K/W (tipico, misura elettrica). La temperatura massima ammissibile della giunzione (T_J) è 150°C. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa (T_opr) da -40°C a +125°C, standard per i componenti automotive. La dissipazione di potenza (P_d) è classificata a un massimo di 687.5 mW.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. La serie 2820-UY2001M-AM utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è categorizzato in tre bin: F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm) e F3 (39-45 lm). Il suffisso del numero di parte \"M\" indica un livello di luminosità Medio, che tipicamente corrisponde al bin F1 o all'estremità inferiore del bin F2.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin per facilitare l'accoppiamento di corrente in array multi-LED. I bin sono: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) e 2527 (2.50-2.75V).

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin della lunghezza d'onda dominante garantiscono l'uniformità del colore: 8588 (585-588nm), 8891 (588-591nm) e 9194 (591-594nm). Il codice colore \"UY\" indica il gruppo giallo, che comprende questi bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici essenziali per prevedere le prestazioni in condizioni non standard.

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso Relativo

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una tipica relazione esponenziale del diodo. A 200mA, la tensione si aggira attorno a 2.4V. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta è sub-lineare; il flusso aumenta con la corrente ma inizia a saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici e del calo di efficienza.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo; V_Fdiminuisce linearmente all'aumentare della temperatura (circa -2 mV/°C). Questo può essere utilizzato per la stima della temperatura di giunzione. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione mostra una significativa diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura. A 125°C, il flusso è solo circa il 60-70% del suo valore a 25°C, sottolineando la necessità critica di un'efficace gestione termica. Il grafico Lunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzione indica un leggero spostamento verso il rosso (aumento della lunghezza d'onda) con l'aumento della temperatura.

4.3 Distribuzione Spettrale e Derating

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma un picco di emissione monocromatica gialla attorno ai 589nm con componenti spettrali indesiderate minime. La Curva di Derating della Corrente Diretta determina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura (T_S). Alla massima T_Sdi 125°C, la corrente deve essere ridotta a 250mA (il massimo assoluto). Per un funzionamento affidabile, si consiglia di operare significativamente al di sotto di questo limite.

4.4 Capacità di Gestione degli Impulsi

Il grafico della Gestione degli Impulsi Ammissibili definisce la corrente di picco dell'impulso (I_FP) consentita per una data larghezza dell'impulso (t_p) e ciclo di lavoro (D). Per impulsi molto brevi (es. 10μs), la corrente può superare di gran lunga il massimo in DC. Questo è rilevante per le applicazioni di dimmerazione PWM.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni Fisiche

Il LED è contenuto in un pacchetto SMD 2820. Le dimensioni nominali sono 2.8mm di lunghezza e 2.0mm di larghezza. L'altezza esatta e il disegno dimensionale dettagliato, inclusa la forma della lente e il posizionamento del lead frame, sono forniti nel disegno meccanico, con tolleranze standard di ±0.1mm salvo diversa specifica.

5.2 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

È raccomandato un disegno del land pattern per garantire una saldatura affidabile e prestazioni termiche ottimali. Il layout include i pad per i due anodi/catodi elettrici e un pad termico centrale per lo smaltimento del calore. Rispettare questa impronta è cruciale per la stabilità meccanica e il trasferimento di calore dal pad termico del LED al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

La polarità (anodo e catodo) è segnata sul dispositivo, tipicamente con un indicatore visivo come una tacca, un punto o un angolo smussato. Il disegno meccanico nella scheda tecnica specifica questa marcatura. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il componente è compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi o a convezione. La temperatura di picco massima della saldatura non deve superare i 260°C, e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a un massimo di 30 secondi. È applicabile un profilo standard di riscaldamento, pre-riscaldamento, rifusione e raffreddamento per saldatura senza piombo (SnAgCu). Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è classificato a Livello 2, il che significa che il dispositivo può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica fino a un anno prima della saldatura senza richiedere l'essiccazione.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni chiave includono: Evitare di applicare tensione inversa. Utilizzare circuiti limitatori di corrente; non pilotare direttamente da una sorgente di tensione. Implementare procedure adeguate di gestione ESD durante l'assemblaggio. Assicurarsi che il pad termico sia saldato correttamente alla zona di rame del PCB per un'effettiva dissipazione del calore. Non superare i valori massimi assoluti per corrente, tensione o temperatura.

6.3 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione (T_stg) è da -40°C a +125°C. Per la conservazione a lungo termine che supera la vita utile del MSL-2, i dispositivi dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto o in sacchetti barriera all'umidità con essiccante.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le informazioni di imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro.

7.2 Sistema di Numerazione delle Parti

Il numero di parte 2820-UY2001M-AM è decodificato come segue:

• 2820: Famiglia del prodotto e dimensione del pacchetto (2.8mm x 2.0mm).
• UY: Colore (Giallo).
• 200: Corrente di test in milliampere (200mA).
• 1: Tipo di lead frame (1 = Placcato in oro).
• M: Livello di luminosità (M = Medio).
• AM: Designa il grado per applicazioni Automotive.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale èl'illuminazione automotive. Usi specifici includono:

• Illuminazione Interna:Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, luci del vano piedi, illuminazione ambientale.
• Segnalazione Esterna:Luci di stop alte centrali (CHMSL), luci di posizione laterali, indicatori di direzione (spesso in combinazione con altri colori o lenti).
• Retroilluminazione Display:Icone del quadro strumenti, pulsanti del sistema di infotainment.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Gestione Termica:Questo è l'aspetto più critico. Utilizzare un PCB con adeguati via termici sotto il pad termico collegati ai piani di massa interni o a dissipatori dedicati. Calcolare la temperatura di giunzione attesa utilizzando R_thJSe la dissipazione di potenza (P_d= V_F* I_F). Mantenere T_Jben al di sotto dei 150°C per una lunga durata.
Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un driver a corrente costante, non una sorgente a tensione costante, per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver dovrebbe essere classificato per l'intervallo di tensione automotive (tipicamente 9-16V con transitori di load dump). Considerare la dimmerazione PWM per il controllo della luminosità, facendo riferimento alle capacità di gestione degli impulsi.
Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide di luce) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come le spie luminose.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED gialli di grado commerciale standard, la serie 2820-UY2001M-AM offre vantaggi distinti:

• Conformità AEC-Q102:Questo è il differenziatore chiave, che coinvolge test rigorosi per cicli termici, umidità, vita operativa ad alta temperatura (HTOL) e altri stressor non richiesti per le parti consumer.
• Intervallo di Temperatura Esteso:Il funzionamento da -40°C a +125°C è essenziale per applicazioni nel vano motore o esterne automotive.
• Resistenza allo Zolfo:La scheda tecnica specifica Criteri di Test per Zolfo Classe A1, indicando resistenza alle atmosfere corrosive presenti in alcuni ambienti automotive e industriali.
• Binning Controllato:Un binning più stretto su flusso, tensione e lunghezza d'onda garantisce una migliore coerenza nei moduli di illuminazione automotive, dove l'accoppiamento di colore e luminosità è critico.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la tensione diretta tipica a 200mA?
R1: La tensione diretta tipica (V_F) è 2.4 volt, con un intervallo da 2.00V a 2.75V a seconda del bin di tensione.

D2: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?
R2: Non direttamente. Poiché V_Fè ~2.4V, è necessario un resistore limitatore di corrente in serie o, preferibilmente, un driver a corrente costante per impostare la corrente a 200mA da un'alimentazione da 3.3V. Un semplice calcolo del resistore è R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

D3: Quanto diminuisce l'emissione luminosa ad alta temperatura?
R3: Facendo riferimento al grafico delle prestazioni, il flusso luminoso relativo scende a circa il 60-70% del suo valore a 25°C quando la temperatura di giunzione raggiunge i 125°C. Ciò sottolinea la necessità di un'eccellente progettazione termica.

D4: Questo LED è adatto per la dimmerazione PWM?
R4: Sì, è adatto. Il grafico della Gestione degli Impulsi Ammissibili dovrebbe essere consultato per assicurarsi che la corrente di picco e la larghezza dell'impulso utilizzate nello schema PWM non superino l'area di funzionamento sicuro. Le frequenze PWM tipiche sono nell'ordine delle centinaia di Hz fino a diversi kHz.

D5: Cosa significa il suffisso \"AM\"?
R5: Il suffisso \"AM\" denota esplicitamente che questo componente è qualificato e destinato ad applicazioni Automotive, soddisfacendo gli standard di settore pertinenti (AEC-Q102).

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un array multi-LED per una striscia di luce ambientale interna per auto che richiede un'illuminazione gialla uniforme.
Passaggi di Progettazione:
1. Progettazione Elettrica:Determinare la configurazione dell'array (serie/parallelo). Per una corrente uniforme, una stringa in serie è la migliore. Se è disponibile 12V, fino a 4 LED (4 * 2.4V = 9.6V) potrebbero essere posizionati in serie con un resistore limitatore di corrente o un driver lineare a corrente costante. Per più LED, è raccomandato un driver switching a corrente costante.
2. Progettazione Termica:Calcolare la potenza totale: 4 LED * (2.4V * 0.2A) = 1.92W. Progettare il PCB con una grande area di rame sul livello a cui si attaccano i pad termici dei LED, utilizzando più via termici per diffondere il calore agli altri strati.
3. Ottica/Meccanica:Posizionare i LED a una distanza che, combinata con il loro fascio di 120°, crei una linea di luce continua. Un coperchio diffusore aiuterà a fondere i singoli punti LED.
4. Selezione dei Componenti:Specificare i codici bin esatti (es. F1 per il flusso, 8891 per la lunghezza d'onda) nell'ordine di acquisto per garantire la coerenza di colore e luminosità durante la produzione.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap viene applicata attraverso l'anodo e il catodo, gli elettroni e le lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su materiali come InGaN o AlInGaP per la luce gialla). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore. La luce viene quindi estratta attraverso la lente in epossidico o silicone del pacchetto, che fornisce anche protezione ambientale e determina l'angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED automotive come questa serie è verso:
Maggiore Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui dei materiali e del pacchetto mirano a fornire più lumen per watt, riducendo il carico elettrico e le sfide termiche.
Aumento della Densità di Potenza:Pacchetti più piccoli che erogano un flusso più elevato, consentendo progetti di illuminazione più compatti e stilizzati.
Affidabilità e Test Potenziati:Qualifiche AEC più severe e l'introduzione di nuovi test per le modalità di guasto emergenti (es. resistenza allo zolfo più aggressiva).
Soluzioni Integrate:La crescita di moduli LED con driver integrati, controller e interfacce di comunicazione (LIN, CAN) piuttosto che componenti discreti. Sebbene questa parte sia un emettitore discreto, si inserisce nell'ecosistema più ampio di questi moduli avanzati.