Scheda Tecnica LED Rosso 2820 - Pacchetto SMD 2.8x2.0mm - 2.4V Tip - 70lm @ 350mA - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820 rappresenta un LED rosso ad alta luminosità per montaggio superficiale, progettato specificamente per applicazioni automotive impegnative nell'illuminazione. Questo componente è realizzato per soddisfare gli standard stringenti del settore automotive, offrendo prestazioni affidabili in un compatto pacchetto SMD. La sua applicazione principale è nell'illuminazione di segnalazione e interna per veicoli, dove risultano critici requisiti quali output di colore uniforme, elevata affidabilità e lunga durata operativa.

I vantaggi principali di questo LED includono la qualifica secondo AEC-Q102 Revisione A, che garantisce il rispetto delle rigorose esigenze di qualità e affidabilità del settore automotive. È inoltre conforme alle direttive ambientali RoHS e REACH ed è privo di alogeni, rendendolo adatto per progetti moderni attenti all'ecologia. Il pacchetto è classificato MSL 2, indicando una moderata sensibilità all'umidità, standard per molti componenti SMD.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le metriche di prestazione chiave sono definite in condizioni di test standard con una corrente diretta (I_F) di 350mA. Il flusso luminoso tipico è di 70 lumen (lm), con un minimo di 60 lm e un massimo di 90 lm, soggetto a una tolleranza di misura di ±8%. Questa elevata emissione è ottenuta con una tensione diretta tipica (V_F) di 2,4 volt, compresa tra 2,00V e 2,75V (tolleranza ±0,05V). La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è tipicamente di 614 nanometri (nm), che definisce il suo colore rosso, con un intervallo da 612 nm a 624 nm (tolleranza ±1nm). Il dispositivo offre un ampio angolo di visione (φ) di 120 gradi, con una tolleranza di ±5°, garantendo un'illuminazione ampia e uniforme.

2.2 Valori Limite Termici ed Assoluti

La gestione termica è cruciale per la longevità del LED. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_{th JS}) è specificata attraverso due metodi: una misura reale di 12,8 K/W (tip.) e una misura con metodo elettrico di 10 K/W (tip.). I valori limite assoluti definiscono i limiti operativi: una dissipazione di potenza massima (P_d) di 1375 mW, una corrente diretta continua massima (I_F) di 500 mA e una corrente di sovratensione (I_FM) di 1500 mA per impulsi ≤10 μs con un duty cycle dello 0,005. La temperatura di giunzione massima (T_J) è di 150°C, mentre l'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio va da -40°C a +125°C, adatto per ambienti automotive. Il dispositivo può resistere a una sensibilità ESD di 2 kV (HBM, R=1,5kΩ, C=100pF) e a una temperatura di rifusione di 260°C per 30 secondi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo prodotto utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono categorizzati in base alla loro emissione luminosa a 350mA:
• Bin F6: da 60 lm (Min) a 70 lm (Max)
• Bin F7: da 70 lm (Min) a 80 lm (Max)
• Bin F8: da 80 lm (Min) a 90 lm (Max)

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono suddivisi in base alle loro caratteristiche elettriche:
• Bin 2022: da 2,00V (Min) a 2,25V (Max)
• Bin 2225: da 2,25V (Min) a 2,50V (Max)
• Bin 2527: da 2,50V (Min) a 2,75V (Max)

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono raggruppati in base al loro preciso punto di colore rosso:
• Gruppo 1215: da 612 nm (Min) a 615 nm (Max)
• Gruppo 1518: da 615 nm (Min) a 618 nm (Max)
• Gruppo 1821: da 618 nm (Min) a 621 nm (Max)
• Gruppo 2124: da 621 nm (Min) a 624 nm (Max)

Tutte le misurazioni di binning hanno tolleranze specificate: ±8% per il flusso luminoso, ±0,05V per la tensione diretta e ±1nm per la lunghezza d'onda dominante, utilizzando un impulso di corrente di 25ms.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra un picco nella regione del rosso attorno a 614 nm, con emissione minima in altre bande spettrali, confermando un colore rosso puro. Il diagramma del pattern di radiazione illustra la tipica distribuzione spaziale della luce, correlata alla specifica dell'angolo di visione di 120°, dove l'intensità si riduce alla metà a ±60° dalla linea centrale.

4.2 Relazioni Corrente-Tensione (I-V) e Corrente-Flusso Luminoso

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra la caratteristica curva esponenziale di un diodo. Nel tipico punto operativo di 350mA, la tensione è di circa 2,4V. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta mostra che l'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente, sottolineando l'importanza di un pilotaggio a corrente costante per una luminosità stabile.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo; V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura, tipico per i LED. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione indica che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando la necessità critica di una gestione termica efficace per mantenere la luminosità. Il grafico Spostamento Relativo della Lunghezza d'Onda vs. Temperatura di Giunzione mostra un leggero spostamento della lunghezza d'onda dominante (tipicamente pochi nanometri) con la temperatura, importante per applicazioni critiche sul colore.

4.4 Derating e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta determina la corrente continua massima ammissibile in base alla temperatura del piazzole di saldatura (T_S). Ad esempio, alla T_Smassima di 125°C, la I_Fmassima è 500 mA. Il grafico specifica anche una corrente operativa minima di 50 mA. Il grafico Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili definisce la corrente di picco dell'impulso (I_F) consentita per una data larghezza d'impulso (t_p) e duty cycle (D) a 25°C, utile per schemi di pilotaggio a impulsi o multiplexati.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il LED è fornito in un pacchetto per montaggio superficiale (SMD) con designazione industriale 2820, corrispondente a dimensioni approssimative di 2,8mm di lunghezza e 2,0mm di larghezza. Il disegno meccanico dettagliato nella scheda tecnica fornisce tutte le dimensioni critiche, inclusa l'altezza complessiva, la spaziatura dei terminali e la posizione dei piazzole. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0,1mm salvo diversa indicazione.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un diagramma dedicato del land pattern per guidare la progettazione del PCB. Rispettare questo layout consigliato dei piazzole è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili, una corretta dissipazione termica dal piazzole termico e un corretto allineamento del LED. Il diagramma include le dimensioni per l'apertura della maschera di saldatura e il piazzole di rame, garantendo la formazione ottimale del filetto di saldatura e la stabilità meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il componente è compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi o a convezione. La scheda tecnica include un profilo di rifusione che specifica i parametri critici: una temperatura di picco massima di 260°C, che il pacchetto può sopportare fino a 30 secondi. Il profilo dettaglia le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per prevenire shock termici e garantire connessioni saldate affidabili senza danneggiare il die o il pacchetto del LED.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le principali precauzioni per la manipolazione e l'uso includono: evitare stress meccanici sulla lente del LED, prevenire la contaminazione della superficie ottica, garantire che vengano seguite le corrette procedure di manipolazione ESD a causa della classificazione 2kV HBM e rispettare il livello di sensibilità all'umidità (MSL 2) essiccando i componenti se la busta barriera all'umidità è stata aperta per un tempo superiore a quello specificato prima della rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Sistema di Numerazione dei Parti

Il numero di parte 2820-UR3501H-AM è decodificato come segue:
• 2820: Famiglia di prodotto e dimensione del pacchetto.
• UR: Codice colore per il Rosso.
• 350: Corrente di test in milliampere (350mA).
• 1: Tipo di telaio dei terminali (1 = Dorato).
• H: Livello di luminosità (H = Alto).
• AM: Designa la serie per applicazioni Automotive.

La scheda tecnica fornisce anche un elenco completo degli altri codici colore disponibili (es. UB per Blu, UG per Verde, UA per Ambra, varie temperature di bianco) per la piattaforma 2820.

7.2 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina per compatibilità con le attrezzature automatiche di pick-and-place. La sezione informazioni sull'imballaggio dettaglia le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro, cruciali per impostare correttamente le linee di assemblaggio.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale e dichiarata èl'illuminazione automotive. Ciò comprende un'ampia gamma di utilizzi:
• Segnalazione Esterna: Fanali posteriori combinati (luci di posizione/frenata), terza luce stop centrale (CHMSL), luci laterali di marcatura.
• Illuminazione Interna: Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione ambientale, luci di lettura.
• La sua qualifica AEC-Q102, l'ampio intervallo di temperatura e la resistenza allo zolfo (Classe A1) lo rendono robusto per il severo ambiente automotive, esposto a cicli termici, vibrazioni e potenziali atmosfere corrosive.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio: Utilizzare sempre un driver a corrente costante per garantire un output luminoso stabile e prevenire la fuga termica. Il bin della tensione diretta dovrebbe essere considerato per la progettazione del driver.
• Gestione Termica:** La bassa resistenza termica (10-13 K/W) è dalla giunzione al punto di saldatura. La temperatura di giunzione effettiva dipende fortemente dalla progettazione termica del PCB (area di rame, vias, materiale del circuito). Utilizzare la curva di derating per progettare un'adeguata soluzione di dissipazione tramite il PCB per mantenere T_Jentro limiti sicuri, specialmente ad alte temperature ambientali.
• Progettazione Ottica: L'angolo di visione di 120° è utile per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Resistenza allo Zolfo: La classificazione dei criteri di test allo zolfo Classe A1 indica un certo grado di resistenza alle atmosfere contenenti zolfo, vantaggioso per applicazioni in determinate regioni geografiche o ambienti industriali, sebbene sia principalmente rivolto all'automotive.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene esistano molti LED rossi SMD, questa serie 2820 si differenzia grazie alla suaqualifica di grado automotive (AEC-Q102). Questo non è solo un termine di marketing; significa che il componente ha superato una serie di rigorosi test di stress definiti dall'industria automobilistica per l'affidabilità a lungo termine in condizioni estreme. Rispetto ai LED di grado commerciale, questa serie offre prestazioni garantite nell'intervallo specificato da -40°C a +125°C, una maggiore tolleranza alla corrente di sovratensione e una documentata resistenza allo zolfo. La combinazione di alto flusso luminoso (70lm tip), ampio angolo di visione e questo pacchetto di affidabilità lo rende un candidato forte per i progettisti automotive che non possono scendere a compromessi sui tassi di guasto dei componenti.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente operativa consigliata per questo LED?
R: La scheda tecnica caratterizza le prestazioni a 350mA, considerato il tipico punto operativo. Può essere operato da 50mA fino al suo massimo assoluto di 500mA di corrente continua, ma luminosità ed efficienza varieranno. Fare sempre riferimento alla curva di derating se si opera ad alte temperature ambientali.

D: Come interpreto il binning del flusso luminoso (F6, F7, F8)?
R: Questo ti permette di selezionare il grado di luminosità per la tua applicazione. Ad esempio, ordinare dal Bin F7 garantisce che il LED produrrà tra 70 e 80 lumen quando pilotato a 350mA in condizioni di test standard. Ciò garantisce coerenza nella luminosità del tuo prodotto finale.

D: Il bin della tensione diretta è 2225. Cosa significa per la progettazione del mio driver?
R: Significa che la V_Fdei tuoi LED sarà compresa tra 2,25V e 2,50V a 350mA. Il tuo driver a corrente costante deve essere in grado di fornire la corrente richiesta fornendo una tensione uguale o superiore alla V_Fmassima nella catena (considerando connessioni in serie) più qualsiasi margine per il driver stesso.

D: È necessario un dissipatore di calore?
R> Sebbene il LED stesso non abbia un dissipatore attaccato, una gestione termica efficace èessenziale. Il calore deve essere condotto via dai piazzole di saldatura attraverso il PCB. Per il funzionamento a corrente piena (350-500mA) o ad alte temperature ambientali, è fortemente consigliato un PCB con un'area significativa di rame termico (che funge da dissipatore) per mantenere l'affidabilità a lungo termine e prevenire il degrado del flusso luminoso.

11. Caso di Studio di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una Luce Stop Automotive ad Alta Luminosità.
1. Requisito: Un gruppo di LED per una luce stop deve soddisfare specifiche normative di intensità fotometrica, sopravvivere ai cicli termici automotive (-40°C a 85°C ambiente) e avere una durata superiore a 10.000 ore.
2. Selezione del Componente: Viene scelto il 2820-UR3501H-AM per la sua qualifica AEC-Q102, l'elevato output di flusso (70lm tip) e la capacità di operare a 125°C di temperatura di giunzione.
3. Progettazione Termica: Il PCB è progettato con uno strato di rame da 2 once sul lato superiore e inferiore, collegati da più vias termici sotto il piazzole termico del LED. Viene eseguita una simulazione termica per garantire che la temperatura di giunzione rimanga inferiore a 110°C quando il freno è applicato continuamente alla massima temperatura dell'abitacolo.
4. Progettazione Elettrica: I LED sono disposti in una configurazione serie-parallelo. Viene selezionato un driver LED a corrente costante in modalità buck che possa gestire l'intervallo di tensione di ingresso (9-16V) e fornire un output stabile di 350mA, con la sua tensione nominale che supera la somma della V_Fmassima (Bin 2527) per la stringa in serie.
5. Risultato: L'assemblaggio finale supera tutti i test di affidabilità automotive (cicli termici, umidità, vibrazioni) e fornisce un output di luce rossa brillante e uniforme per tutta la vita del veicolo.

12. Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è un diodo a emissione luminosa (LED). Il suo funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2,0V per questo LED rosso), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso rosso attorno a 614 nm, è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati nella regione attiva del chip LED. La luce viene quindi estratta attraverso la lente epossidica del pacchetto, sagomata per ottenere l'angolo di visione desiderato di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei LED per l'illuminazione automotive segue diverse tendenze chiare. C'è una spinta continua versoun'efficacia luminosa più elevata(più lumen per watt) per ridurre il carico elettrico e migliorare l'efficienza energetica, cruciale per i veicoli elettrici.Miglioramenti nella coerenza e stabilità del colorenel tempo e con la temperatura rimangono importanti, specialmente con l'adozione di sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) basati su telecamera che devono rilevare in modo affidabile le luci di segnalazione.La miniaturizzazionecontinua, consentendo design dei fari più sottili e stilizzati. Inoltre, l'integrazione difunzionalità intelligenti, come l'illuminazione adattiva e la comunicazione tramite luce (Li-Fi), è un'area emergente, sebbene tipicamente coinvolga moduli impacchettati più complessi piuttosto che LED discreti come il 2820. La serie 2820 si colloca nella tendenza di fornire componenti discreti robusti e ad alte prestazioni che fungono da blocchi costitutivi affidabili per questi sistemi di illuminazione avanzati.