Scheda Tecnica LED SMD 2820 - 2.8x2.0mm - Colore Ambra - 3.25V Tip. - 0.975W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820-PA3001M-AM è un LED ad alte prestazioni a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni impegnative, in particolare nel settore dell'illuminazione automotive. Questo LED utilizza la tecnologia di conversione del fosforo per produrre una caratteristica emissione di colore ambra. I suoi vantaggi principali includono un ingombro compatto del package 2820, una costruzione robusta adatta agli ambienti automotive e la conformità a severi standard di settore come AEC-Q102, RoHS, REACH e requisiti privi di alogeni. Il mercato target principale è l'illuminazione esterna e interna per autoveicoli, dove l'affidabilità, la coerenza del colore e le prestazioni in diverse condizioni termiche sono critiche.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni chiave del LED sono definite con una corrente di test standard di 300 mA. A questa corrente di pilotaggio, il flusso luminoso tipico è di 75 lumen (lm), con un minimo di 60 lm e un massimo di 90 lm. La lunghezza d'onda dominante è definita dalle sue coordinate di cromaticità, con valori tipici CIE-x di 0.575 e CIE-y di 0.418, posizionandolo saldamente nella regione ambra dello spettro dei colori. La tensione diretta (Vf) misura tipicamente 3.25 volt, con un intervallo da 2.75V a 3.75V a 300 mA. Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver e i calcoli di gestione termica. Il dispositivo offre un ampio angolo di visione di 120 gradi, garantendo una buona distribuzione spaziale della luce.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Proprietà Termiche

Per garantire un'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi Valori Massimi Assoluti. La massima corrente diretta continua è di 350 mA, con una capacità di corrente di picco di 750 mA per impulsi ≤10 μs. La massima dissipazione di potenza è di 1225 mW. La temperatura di giunzione (Tj) non deve superare i 150°C, con un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +125°C. La gestione termica è una considerazione di progettazione chiave; la resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura è specificata con due valori: una misura elettrica (Rth JS el) di 15 K/W e una misura reale (Rth JS real) di 22 K/W. Il valore reale più alto dovrebbe essere utilizzato per una modellazione termica accurata nell'applicazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin per garantire la coerenza dei parametri chiave, aspetto vitale per applicazioni che richiedono un aspetto e prestazioni uniformi.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è categorizzato nei bin F6, F7 e F8, che rappresentano rispettivamente intervalli di flusso minimo-massimo di 60-70 lm, 70-80 lm e 80-90 lm. Ciò consente ai progettisti di selezionare i LED in base al livello di luminosità richiesto per la loro specifica applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin per facilitare la progettazione del circuito e raggruppare LED con caratteristiche elettriche simili. I bin includono 2730 (2.75V-3.00V), 3032 (3.00V-3.25V), 3235 (3.25V-3.50V) e 3537 (3.50V-3.75V). L'abbinamento di bin Vf può aiutare a ottenere una condivisione di corrente più uniforme in array multi-LED.

3.3 Binning del Colore

Il colore ambra è strettamente controllato all'interno di specifiche regioni di cromaticità sul diagramma CIE 1931. Sono definiti due bin principali, YA e YB, con precisi confini di coordinate. Il bin YA copre un'ambra più gialla, mentre il bin YB copre un'ambra più rossa. La tabella e i grafici delle coordinate forniti consentono ai progettisti di specificare l'esatto punto di colore richiesto per la loro applicazione, garantendo coerenza visiva tra più unità o prodotti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso vs. Corrente

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. Comprendere questa curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta dimostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma inizia a mostrare segni di saturazione e ridotta efficienza a correnti più elevate, sottolineando l'importanza di operare entro le condizioni raccomandate.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni di un LED sono significativamente influenzate dalla temperatura. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione mostra una chiara diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Ad esempio, a 125°C, il flusso potrebbe essere solo il 70-80% del suo valore a 25°C. Il grafico Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo, dove Vf diminuisce linearmente con l'aumentare della temperatura. Questa proprietà è talvolta utilizzata per il rilevamento della temperatura. I grafici Spostamento di Cromaticità vs. Temperatura di Giunzione indicano come il punto di colore ambra possa spostarsi leggermente con la temperatura, aspetto da considerare per applicazioni critiche sul colore.

4.3 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma il colore ambra, mostrando un ampio picco nella regione giallo-arancione con emissione minima nello spettro blu, come ci si aspetta da un LED a conversione di fosfori. Il Tipico Diagramma delle Caratteristiche di Radiazione illustra la distribuzione spaziale dell'intensità, confermando l'angolo di visione di 120° dove l'intensità scende alla metà del suo valore di picco a ±60° dalla linea centrale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package 2820, che misura 2.8mm in lunghezza e 2.0mm in larghezza. Il disegno meccanico dettagliato fornisce tutte le dimensioni critiche, inclusa l'altezza della lente, le dimensioni dei pad e le tolleranze (tipicamente ±0.1mm). Queste informazioni sono necessarie per la progettazione dell'impronta PCB e per garantire il corretto spazio libero nell'assemblaggio finale.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Un disegno dedicato mostra il design ottimale del land pattern PCB (pad di saldatura). Seguire questa raccomandazione è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto trasferimento termico dal pad termico del LED al PCB e per prevenire l'effetto "tombstoning" o disallineamenti durante la saldatura a rifusione. Il design include tipicamente un pad termico centrale per la dissipazione del calore e due pad più piccoli per anodo/catodo.

5.3 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica indica le marcature di polarità sul dispositivo stesso. L'orientamento corretto durante il posizionamento è essenziale per il funzionamento del LED. Il catodo è tipicamente marcato, spesso con una tacca, una marcatura verde o una dimensione/forma diversa del pad.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è classificato per la saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Viene tipicamente fornito un grafico dettagliato del profilo di rifusione, che mostra le fasi consigliate di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. Rispettare questo profilo previene danni termici al package del LED, alle giunzioni saldate e al die interno.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione includono evitare stress meccanici sulla lente, proteggere il dispositivo dalle scariche elettrostatiche (ESD classificato a 8kV HBM) e conservarlo in un ambiente asciutto (MSL 2). Il dispositivo non è progettato per operare con tensione inversa. La curva di derating della corrente diretta è critica: all'aumentare della temperatura del pad di saldatura, la massima corrente continua ammissibile deve essere ridotta. Ad esempio, a una temperatura del pad di 125°C, la corrente massima è di 350 mA.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

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

7.2 Numero di Parte e Codice d'Ordine

Il numero di parte 2820-PA3001M-AM segue una struttura specifica che codifica attributi chiave come le dimensioni del package (2820), il colore (PA per Fosforo Ambra), la corrente nominale (300mA) e altri codici interni. Le informazioni per l'ordine chiariscono come specificare i bin desiderati per il flusso luminoso (codice F), la tensione diretta (codice V) e il colore (codice C) per ottenere le esatte prestazioni richieste.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione automotive. Ciò include luci diurne (DRL), indicatori di direzione, luci di posizione laterali, illuminazione ambientale interna e terza luce stop centrale (CHMSL). Il suo colore ambra e l'alta affidabilità lo rendono ideale per funzioni di segnalazione critiche per la sicurezza.

8.2 Considerazioni di Progettazione

I fattori di progettazione chiave includono:

• Gestione Termica:Utilizzare un PCB con adeguati via termici sotto il pad termico, possibilmente collegati a una zona di rame o a un dissipatore, per mantenere bassa la temperatura di giunzione e preservare l'emissione luminosa e la longevità.
• Circuito di Pilotaggio:Implementare un driver a corrente costante adatto all'intervallo Vf del LED e in grado di fornire fino a 350 mA. Considerare la protezione dalla corrente di spunto.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come gli indicatori di direzione.
• Protezione Ambientale:Per applicazioni esterne, assicurarsi che il LED sia adeguatamente protetto da umidità e contaminanti, spesso tramite una verniciatura conformale o un incapsulamento all'interno di un gruppo ottico sigillato.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED ambra standard non di grado automotive, la serie 2820-PA3001M-AM offre vantaggi distinti:

• Qualifica Automotive (AEC-Q102):Sottoposto a test rigorosi per cicli termici, umidità, vita operativa ad alta temperatura (HTOL) e altri stress, garantendo affidabilità nel severo ambiente automotive.
• Resistenza allo Zolfo (Classe A1):Testato e certificato per resistere ad atmosfere contenenti zolfo, una comune causa di guasto in alcune regioni geografiche o ambienti industriali.
• Privo di Alogeni:Conforme alle normative ambientali che limitano il contenuto di bromo e cloro.
• Binning Coerente:Un binning stretto su flusso, tensione e colore garantisce prestazioni prevedibili e un aspetto uniforme nelle applicazioni multi-LED, aspetto meno garantito con componenti di grado commerciale.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è il consumo energetico effettivo di questo LED?

R: Al tipico punto di lavoro di 300 mA e 3.25V, la potenza elettrica è di 0.975 Watt. Tuttavia, la massima dissipazione di potenza nominale di 1.225W considera l'energia totale, inclusa la porzione non radiante (calore).

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica (15 K/W e 22 K/W)?

R: Utilizzare il valore più alto (22 K/W, Rth JS real) per il progetto termico. Il valore più basso (15 K/W) deriva da un metodo di misurazione elettrica e potrebbe non rappresentare pienamente il percorso termico in un'applicazione reale saldata.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

R: È fortemente sconsigliato. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una piccola variazione nella tensione diretta (dovuta a temperatura o variazione del bin) può causare un grande cambiamento nella corrente con una sorgente a tensione costante, potenzialmente portando a fuga termica e guasto del dispositivo. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

D: La scheda tecnica mostra una corrente di picco nominale. Posso usarla per un funzionamento impulsato?

R: Sì, per impulsi brevi. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili mostra la corrente di picco ammissibile (IFP) per varie larghezze di impulso (tp) e cicli di lavoro (D). Ad esempio, con un ciclo di lavoro dell'1%, sono consentite correnti di picco molto più elevate di 350 mA per impulsi molto brevi.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario: Progettazione di un gruppo di indicatori di direzione posteriori automotive utilizzando 6 LED.

1. Specifiche Target:Soddisfare i requisiti fotometrici normativi (intensità, colore).

2. Selezione del LED:Scegliere il bin F7 per il flusso (70-80 lm) e il bin YB per una specifica tonalità ambra. Selezionare il bin Vf 3032 per una progettazione del driver prevedibile.

3. Progettazione Termica:Progettare un PCB con uno strato di rame da 2 oz e una serie di via termici direttamente sotto il pad termico di ciascun LED, collegati a un'ampia area di rame posteriore che funge da dissipatore. Utilizzare la curva di derating per garantire che la temperatura del pad rimanga inferiore a 100°C a un ambiente di 85°C per consentire il pilotaggio completo a 300mA.

4. Progettazione Elettrica:Utilizzare un singolo driver a corrente costante in grado di erogare 1.8A (6 * 300mA). Collegare i 6 LED in serie per garantire una corrente identica attraverso ciascuno, richiedendo una tensione di uscita del driver > 6 * 3.75V (Vf max) = 22.5V.

5. Ottica/Meccanica:Progettare un alloggiamento con una lente diffusore per fondere la luce delle 6 sorgenti discrete in un'area illuminata uniforme, rispettando gli angoli di visione richiesti per gli indicatori di direzione.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è un dispositivoambra a conversione di fosfori (PCA). Probabilmente utilizza un die (chip) semiconduttore blu o quasi-UV. Questa luce primaria dal die non viene emessa direttamente. Invece, eccita uno strato di materiale fosforico depositato sul die o attorno ad esso. Questo fosforo assorbe i fotoni blu/UV a più alta energia e riemette fotoni a energia più bassa su uno spettro più ampio, prevalentemente nelle regioni gialla, arancione e rossa. La combinazione della luce blu non convertita rimanente e dell'emissione giallo-rossa del fosforo risulta nel colore ambra percepito. Questo metodo consente una regolazione precisa delle coordinate di colore modificando la composizione e lo spessore del fosforo, offrendo vantaggi in termini di coerenza e stabilità del colore rispetto ai LED semiconduttori ambra diretti.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il mercato dell'illuminazione LED automotive continua a evolversi con diverse tendenze chiare che influenzano dispositivi come la serie 2820:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nell'epitassia dei semiconduttori, nell'efficienza dei fosfori e nel design del package guidano una maggiore efficienza luminosa, consentendo luci più brillanti o un consumo energetico inferiore.
• Miniaturizzazione:Sebbene il 2820 sia un package standard, c'è una spinta verso package più piccoli e ad alta densità di potenza (es. 2016, 1515) per consentire design di lampade più eleganti e compatti.
• Affidabilità e Robustezza Migliorate:Standard come AEC-Q102 stanno diventando la base. Ulteriori sviluppi si concentrano su una migliore resistenza a stress specifici come scariche elettrostatiche (ESD), polarizzazione inversa e ambienti chimici aggressivi.
• Illuminazione Intelligente e Adattiva:I LED stanno diventando parte integrante di sistemi avanzati come fasci adattivi (ADB) e fari pixelati. Ciò guida la domanda di LED con capacità di commutazione più rapide e un controllo ottico più stretto, sebbene il 2820 sia più adatto per funzioni di segnalazione convenzionali.
• Regolazione del Colore e Gamma Estesa:Per l'illuminazione ambientale interna, c'è un crescente interesse per LED multicolore o a bianco regolabile, andando oltre i LED a colore fisso come questo dispositivo ambra.