Scheda Tecnica LED Serie 2820-C02001M-AM - Pacchetto SMD - Colore Bianco - 80lm @ 200mA - 3.0V - Angolo Visivo 120° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820-C02001M-AM è un LED ad alta prestazione a montaggio superficiale (SMD) progettato principalmente per applicazioni illuminotecniche automotive impegnative. È realizzato per soddisfare rigorosi standard di affidabilità di grado automotive, inclusa la qualifica AEC-Q102. Il LED emette una luce bianca fredda ed è offerto in un ingombro compatto del pacchetto 2820, rendendolo adatto per progetti con vincoli di spazio dove è richiesta un'illuminazione brillante e uniforme.

I vantaggi chiave di questa serie includono la costruzione robusta per ambienti ad alta affidabilità, l'eccellente efficienza luminosa e un ampio angolo visivo di 120 gradi che garantisce una distribuzione della luce ampia e uniforme. La sua conformità alle direttive RoHS, REACH e senza alogeni sottolinea ulteriormente l'idoneità per assemblaggi elettronici moderni e attenti all'ambiente.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni principali sono definite in una condizione operativa tipica di 200 mA di corrente diretta (IF). A questa corrente, il LED produce un flusso luminoso tipico (IV) di 80 lumen (lm), con un minimo di 70 lm e un massimo di 100 lm. La tensione diretta (VF) a 200 mA è tipicamente di 3.00 volt, con un intervallo da 2.75V a 3.5V. Questo parametro è fondamentale per la progettazione del circuito di pilotaggio e i calcoli di gestione termica.

Le coordinate cromatiche dominanti sono specificate a CIE x=0.3227 e CIE y=0.3351, definendo un punto di bianco freddo. La tolleranza per queste coordinate è di ±0.005, garantendo la coerenza del colore all'interno di un lotto. Il dispositivo offre un ampio angolo visivo (φ) di 120 gradi, che è l'angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Per garantire un'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi Valori Massimi Assoluti. La massima corrente diretta continua (IF) è di 350 mA. Il dispositivo può sopportare una corrente di picco (IFM) di 750 mA per impulsi ≤ 10 µs con un basso ciclo di lavoro. La massima temperatura di giunzione (TJ) è di 150°C.

La gestione termica è cruciale. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth JS) ha due valori specificati: una misura reale di 20-22 K/W e una misura elettrica di 16 K/W max. La curva di derating della corrente diretta mostra chiaramente che la corrente continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura (Ts) oltre i 25°C. Ad esempio, a una Ts di 125°C, la massima IF consentita è di 350 mA, e diminuisce linearmente da lì.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin per garantire la coerenza delle prestazioni per l'utente finale. Tre parametri chiave sono soggetti a binning: Flusso Luminoso, Tensione Diretta e Cromaticità.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I bin del flusso luminoso sono designati da codici come F7, F8 e F9. Ad esempio, il bin F7 copre LED con un flusso luminoso compreso tra 70 lm (min) e 80 lm (max) quando misurato a IF=200mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I bin della tensione diretta garantiscono la compatibilità elettrica. Esempi includono il bin 2730 (VF: 2.75V - 3.00V) e il bin 3032 (VF: 3.00V - 3.25V). L'abbinamento di LED dello stesso bin di tensione può aiutare a ottenere una distribuzione uniforme della corrente in configurazioni parallele.

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Il diagramma di cromaticità fornito mostra la struttura per i bin del bianco freddo, come 56M, 58M, 61M e 63M. Ogni bin è definito da un'area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE 1931, specificata da quattro serie di coordinate (x, y). Questo preciso binning garantisce un controllo stretto del colore, vitale nell'illuminazione automotive dove spesso è richiesta l'uniformità cromatica tra più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso vs. Corrente

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una tipica relazione esponenziale del diodo. A 200 mA, la VF è centrata attorno a 3.0V. Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta indica che l'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Sebbene l'aumento della corrente incrementi l'output, aumenta anche la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, il che può influire sulla longevità e sulla stabilità del colore.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione è fondamentale per la progettazione termica. L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. A 100°C, il flusso relativo è circa l'85% del suo valore a 25°C. Ciò sottolinea l'importanza di un efficace dissipatore di calore.

Il grafico Spostamento delle Coordinate Cromatiche vs. Temperatura di Giunzione mostra uno spostamento minimo (Δx, Δy entro ±0.01) nell'intervallo da -50°C a +125°C, indicando una buona stabilità del colore con la temperatura. La Tensione Diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo di circa 2 mV/°C.

4.3 Distribuzione Spettrale

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa mostra un picco nella regione delle lunghezze d'onda blu (intorno a 450-455 nm) tipico di un LED bianco a conversione di fosforo, con un ampio picco secondario nella regione gialla dal fosforo, che si combinano per produrre luce bianca.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

Il LED utilizza un pacchetto SMD 2820 standard. Il disegno meccanico specifica le dimensioni fisiche in millimetri. Le caratteristiche principali includono le posizioni dei pad dell'anodo e del catodo e l'altezza complessiva del pacchetto. Viene fornito il layout consigliato del pad di saldatura per garantire un corretto fissaggio meccanico, la connessione elettrica e un trasferimento termico ottimale dal pad termico del LED al PCB. Rispettare questo land pattern è essenziale per l'affidabilità, specialmente nelle condizioni di cicli termici tipiche degli ambienti automotive.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il dispositivo è classificato per la saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi, secondo il profilo IPC/JEDEC J-STD-020. Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è 2, il che significa che i componenti devono essere "baked" se esposti alle condizioni ambientali per più di un anno prima dell'uso. Seguire il profilo di rifusione consigliato e le precauzioni di manipolazione è obbligatorio per prevenire la rottura del pacchetto o difetti delle giunzioni saldate.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro e bobina per il montaggio automatizzato. Le informazioni sull'imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. La struttura del numero di parte (es. 2820-C02001M-AM) codifica attributi chiave come la dimensione del pacchetto (2820), il tipo di colore/chip (C02001M) e la designazione della serie (AM). L'ordinazione comporta la specifica dei bin richiesti per flusso luminoso, tensione diretta e cromaticità.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione automotive. Ciò include l'illuminazione interna (luci plafoniera, luci di cortesia, illuminazione ambientale), la segnalazione esterna (terza luce di stop - CHMSL) e potenzialmente alcune funzioni di illuminazione ausiliaria. La sua qualifica AEC-Q102 e la resistenza allo zolfo (Classe A1) lo rendono adatto per l'ambiente severo sotto il cofano o esterno del veicolo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Un driver a corrente costante è essenziale per mantenere un output luminoso stabile e prevenire la fuga termica. Il driver deve essere progettato per adattarsi all'intervallo del bin di tensione diretta e fornire un'adeguata limitazione di corrente fino a 350 mA.

Progettazione Termica:Una gestione termica efficace è non negoziabile. Il PCB dovrebbe utilizzare via termiche sotto il pad termico del LED collegate a un'ampia area di rame o a un dissipatore esterno per minimizzare l'aumento di temperatura al punto di saldatura (Ts). Fare sempre riferimento alla curva di derating della corrente diretta.

Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120 gradi fornisce un'ampia copertura. Per applicazioni focalizzate, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori). Il disegno meccanico fornisce le dimensioni necessarie per progettare tali ottiche.

Protezione ESD:Sebbene il LED abbia una robusta classificazione ESD di 8 kV (HBM), sono comunque raccomandate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali generici, i fattori chiave di differenziazione di questa serie sono le sue certificazioni di affidabilità di grado automotive (AEC-Q102), i test espliciti di resistenza ai gas solforati (Classe A1) e l'esteso intervallo di temperatura operativa (-40°C a +125°C). La dettagliata struttura di binning per colore e flusso fornisce un livello di coerenza richiesto per applicazioni automotive dove più LED sono usati in un singolo assemblaggio. La combinazione di una buona efficienza luminosa (80 lm a 200mA equivale a ~133 lm/W considerando ~0.6W di input) e un ampio angolo visivo in un pacchetto compatto offre una soluzione bilanciata per progetti critici in termini di spazio e prestazioni.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Cosa significa la classificazione MSL 2?

MSL 2 (Livello di Sensibilità all'Umidità 2) indica che il LED confezionato può essere esposto alle condizioni ambientali del pavimento di fabbrica (

10.2 Come interpretare i due diversi valori di Resistenza Termica (Rth JS)?

La scheda tecnica elenca un Rth JS "Reale" di 20-22 K/W e un Rth JS "Elettrico" di 16 K/W max. Il valore "reale" è tipicamente misurato utilizzando un sensore di temperatura fisico ed è considerato più accurato per la modellazione termica. Il metodo "elettrico" utilizza la tensione diretta sensibile alla temperatura come proxy per la temperatura di giunzione. Per una progettazione termica conservativa, si raccomanda di utilizzare il valore "reale" più alto (22 K/W) per garantire un sufficiente margine di sicurezza.

10.3 Questi LED possono essere usati in parallelo senza bilanciamento di corrente?

La connessione parallela diretta generalmente non è raccomandata senza misure aggiuntive. A causa delle variazioni naturali nella tensione diretta (anche all'interno di un bin), i LED in parallelo non condivideranno la corrente in modo uguale. Il LED con la VF leggermente inferiore assorbirà più corrente, potenzialmente portando a surriscaldamento e degrado accelerato. L'uso di un resistore limitatore di corrente separato per ogni LED o di driver dedicati a corrente costante multi-canale è il metodo preferito per pilotare più LED.

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un modulo CHMSL (terza luce di stop) automotive utilizzando 10 pezzi del LED 2820-C02001M-AM.

Passaggi di Progettazione:

1. Progettazione Elettrica:Corrente operativa target per LED: 200 mA per efficienza e durata ottimali. Corrente totale: 2.0A. Selezionare un circuito integrato driver LED a corrente costante in grado di erogare 2.0A, con un intervallo di tensione di ingresso che copra il sistema batteria automotive (9V-16V nominale, con transienti di load-dump). Scegliere LED dallo stesso bin di tensione diretta (es. 3032) per minimizzare lo squilibrio di corrente se si utilizza un driver a canale singolo con tutti i LED in serie.
2. Progettazione Termica:Stimare la dissipazione di potenza totale: 10 LED * (3.0V * 0.2A) = 6.0W. Utilizzando il valore conservativo di Rth JS di 22 K/W e assumendo una temperatura massima di giunzione target (Tj) di 110°C (sotto il massimo di 150°C), calcolare la temperatura massima richiesta del punto di saldatura: Ts_max = Tj_max - (Potenza_per_LED * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8°C. Il PCB deve essere progettato con un pad termico e un'area di rame/via termiche sufficienti per mantenere Ts al di sotto di questo valore nell'ambiente ambientale previsto (es. all'interno di un bagagliaio caldo).
3. Progettazione Ottica/Meccanica:L'angolo visivo di 120 gradi può essere sufficiente per un CHMSL, ma può essere aggiunto un riflettore o una lente per soddisfare specifici requisiti di intensità fotometrica (es. standard SAE). Il disegno meccanico fornisce l'impronta per il layout del PCB e le dimensioni per progettare un supporto o una clip per lente.
4. Selezione dei Componenti:Ordinare tutti i 10 LED dallo stesso bin di flusso luminoso (es. F8) e dallo stesso bin di cromaticità (es. 58M) per garantire uniformità di luminosità e colore lungo la barra luminosa.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è un LED bianco a conversione di fosforo. Al suo centro c'è un chip semiconduttore, tipicamente fatto di nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce blu quando polarizzato direttamente (la corrente elettrica lo attraversa). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di fosforo a base di granato di alluminio e ittrio drogato con cerio (YAG:Ce) depositato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe alcuni dei fotoni blu e riemette luce su un ampio spettro centrato nella regione gialla. La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla emessa è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La tonalità esatta del bianco (freddo, neutro, caldo) è determinata dal rapporto tra luce blu e gialla, controllato dalla composizione e dallo spessore del fosforo.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nell'illuminazione LED automotive continua verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), consentendo luci più brillanti o un consumo energetico e un carico termico inferiori. C'è anche una forte spinta verso un miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) e della coerenza del colore, specialmente per l'illuminazione ambientale interna dove l'esperienza utente è chiave. La miniaturizzazione persiste, con pacchetti che diventano più piccoli mantenendo o aumentando l'output luminoso. Inoltre, l'integrazione è una tendenza crescente, con pacchetti LED che incorporano circuiti integrati driver, sensori o interfacce di comunicazione per sistemi di illuminazione intelligenti. L'enfasi sull'affidabilità e la qualifica per ambienti ostili (alta temperatura, umidità, vibrazione, esposizione chimica) rimane fondamentale nel settore automotive.