Scheda Tecnica LED SMD 2820 - Package 2.8x2.0mm - Colore Ambra - 3.0V Tip. - 0.45W @ 150mA - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 2820-PA1501M-AM è un LED ad alte prestazioni a montaggio superficiale, progettato principalmente per applicazioni automobilistiche impegnative. Utilizza una tecnologia a conversione di fosfori per produrre un'emissione di colore ambra stabile. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package SMD da 2.8mm x 2.0mm, offrendo un buon compromesso tra dimensioni e output luminoso. I suoi vantaggi principali includono la conformità allo stringente standard di qualifica automobilistico AEC-Q102, un'elevata protezione dalle scariche elettrostatiche (ESD) di 8KV (HBM) e l'aderenza a normative ambientali come RoHS, REACH e requisiti alogeni-free. Il mercato target è l'illuminazione automobilistica interna ed esterna, dove l'affidabilità, la coerenza del colore e le prestazioni in condizioni estreme sono fondamentali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni del LED sono caratterizzate con una corrente di test standard di 150 mA. Il flusso luminoso tipico è di 45 lumen (lm), con un minimo di 39 lm e un massimo di 60 lm secondo la struttura di binning. La tensione diretta (Vf) a questa corrente è tipicamente di 3.00 volt, con un range da 2.75V a 3.5V. Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver e la gestione termica. Il dispositivo offre un ampio angolo di visione di 120 gradi, garantendo una distribuzione della luce ampia e uniforme. Le coordinate di cromaticità sono centrate attorno a CIE x=0.575 e CIE y=0.418, definendo la specifica tonalità ambra. Tutte le misurazioni fotometriche hanno una tolleranza di ±8%, e le misurazioni della tensione diretta hanno una tolleranza di ±0.05V.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Proprietà Termiche

Per garantire l'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi valori massimi assoluti. La massima corrente diretta continua è 350 mA, con una capacità di corrente di picco (tp ≤ 10 μs) di 750 mA. La massima dissipazione di potenza è 1225 mW. La temperatura di giunzione (Tj) non deve superare i 150°C, con un range di temperatura operativa da -40°C a +125°C. Sono forniti due valori di resistenza termica: la resistenza termica reale da giunzione a punto di saldatura (Rth JS reale) è un massimo di 22 K/W, mentre il valore derivato dal metodo elettrico (Rth JS el) è un massimo di 15 K/W. Questi valori sono critici per calcolare il necessario dissipatore termico per mantenere Tj entro limiti sicuri durante il funzionamento.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin per garantire coerenza nei parametri chiave per la progettazione dell'applicazione.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I bin di flusso sono designati F3, F4 e F5. Il bin F3 copre un flusso luminoso da 39 lm a 45 lm, F4 da 45 lm a 52 lm e F5 da 52 lm a 60 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

I bin di tensione aiutano ad abbinare i LED per la condivisione della corrente in array multi-LED. I bin sono 2730 (2.75V - 3.00V), 3032 (3.00V - 3.25V) e 3235 (3.25V - 3.50V). Utilizzare LED dello stesso bin di tensione o bin strettamente abbinati minimizza lo squilibrio di corrente.

3.3 Binning del Colore

Il colore ambra è strettamente controllato entro due bin principali: YA e YB. Ogni bin è definito da un'area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I bin YA e YB hanno specifici limiti di coordinate che garantiscono che il colore ambra emesso rientri in un range visivamente coerente e accettabile. Le coordinate tipiche fornite (x=0.575, y=0.418) servono come punto di riferimento centrale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso Relativo

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra la relazione esponenziale tipica dei LED. A 150 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 pilotare a correnti più elevate produca più luce, genera anche più calore, influenzando efficienza e longevità.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

I grafici delle prestazioni in funzione della temperatura di giunzione sono critici per le applicazioni automobilistiche. La curva Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura. A 125°C, il flusso relativo è circa il 70-80% del suo valore a 25°C. La Tensione Diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente con l'aumento della temperatura. I grafici dello Spostamento delle Coordinate di Cromaticità mostrano un cambiamento minimo sia con l'aumento della corrente che della temperatura, indicando una buona stabilità del colore.

4.3 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma uno spettro a conversione di fosfori, tipico per i LED ambra, con un ampio picco di emissione. Il diagramma dell'angolo di visione illustra il pattern di emissione di tipo Lambertiano con 120° di larghezza a metà altezza (FWHM), confermando l'ampia e uniforme distribuzione della luce.

4.4 Derating e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta determina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del punto di saldatura (Ts). Ad esempio, a Ts=125°C, la massima IF è 350 mA. La curva impone una corrente operativa minima di 20 mA. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili definisce la corrente di picco dell'impulso (IFP) consentita per larghezze di impulso molto brevi (tp) e vari cicli di lavoro (D), utile per applicazioni di dimmerizzazione PWM o stroboscopiche.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il package del LED ha dimensioni di 2.8mm in lunghezza e 2.0mm in larghezza. Il disegno meccanico fornisce misure dettagliate inclusa l'altezza totale, la geometria della lente e le dimensioni dei terminali. Tutte le tolleranze sono ±0.1mm salvo diversa indicazione. Le dimensioni compatte facilitano layout PCB ad alta densità.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una saldatura affidabile e prestazioni termiche ottimali. Il disegno include i piazzole per i due terminali elettrici e un piazzola termica centrale. Il piazzola termica è essenziale per un efficiente trasferimento di calore dalla giunzione del LED al PCB. Rispettare questo layout consigliato aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning", migliora l'affidabilità del giunto di saldatura e massimizza la dissipazione termica.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, un punto o una marcatura verde sul lato inferiore del package come indicato nel disegno meccanico. L'orientamento corretto della polarità durante il montaggio è obbligatorio per prevenire danni al dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il LED è classificato per una massima temperatura di saldatura di 260°C per 30 secondi. Deve essere seguito un profilo di rifusione dettagliato, tipicamente comprendente le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione termica, rifusione (con temperatura di picco non superiore a 260°C) e raffreddamento. Il profilo deve essere compatibile con gli standard JEDEC per componenti con livello di sensibilità all'umidità (MSL) 2, il che significa che il dispositivo deve essere sottoposto a baking se esposto alle condizioni ambientali oltre la sua shelf life prima della rifusione.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni chiave includono: evitare stress meccanici sulla lente, prevenire la contaminazione della superficie ottica, utilizzare appropriate procedure di manipolazione ESD e assicurare che il PCB e la pasta saldante siano puliti per prevenire la corrosione indotta dallo zolfo (il dispositivo soddisfa la Classe A1 del test allo zolfo).

6.3 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione è da -40°C a +125°C. Per la conservazione a lungo termine, i componenti devono essere mantenuti nelle loro originali buste barriera all'umidità con essiccante se la busta è stata aperta e il tempo di esposizione supera la shelf life MSL 2.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina per il montaggio 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.

7.2 Numero di Parte e Regole di Denominazione del Modello

Il numero di parte 2820-PA1501M-AM segue una struttura logica: "2820" indica la dimensione del package, "PA" probabilmente sta per Ambra a conversione di fosfori (Phosphor-converted Amber), "150" può riferirsi alla corrente di test nominale in mA, "1M" potrebbe denotare un specifico bin di flusso/colore o versione, e "AM" conferma il colore ambra. Le informazioni per l'ordine consentono la selezione di bin specifici per il flusso luminoso (F3/F4/F5) e la tensione diretta (2730/3032/3235) per soddisfare requisiti applicativi precisi.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione automobilistica. Ciò include applicazioni interne come retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori e illuminazione ambientale. Le applicazioni esterne includono luci di posizione laterali, indicatori di direzione (a seconda delle normative locali e dell'intensità luminosa richiesta) e luci di marcia diurna (DRL) quando utilizzati in cluster o con opportune ottiche.

8.2 Considerazioni di Progettazione

I progettisti devono considerare diversi fattori:Gestione Termica:Utilizzare i valori di resistenza termica e la curva di derating per progettare un adeguato dissipatore termico sul PCB (area di rame) e considerare possibilmente l'uso di PCB a nucleo metallico (MCPCB) per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante per un output luminoso stabile. Il driver dovrebbe essere progettato per adattarsi al range del bin di tensione diretta.Ottiche:L'angolo di visione di 120° potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide di luce) per ottenere i pattern di fascio desiderati per specifiche applicazioni.Layout del PCB:Seguire attentamente il disegno consigliato dei piazzole di saldatura, specialmente per la connessione del piazzola termica, che dovrebbe essere collegata a una grande area di rame con più via agli strati interni o inferiori per la diffusione del calore.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED commerciali standard, la serie 2820-PA1501M-AM si differenzia attraverso la sua qualifica di grado automobilistico (AEC-Q102). Ciò comporta test più rigorosi per il ciclaggio termico, la resistenza all'umidità, la vita operativa ad alta temperatura (HTOL) e altri stress. La classificazione ESD di 8KV è superiore a quella delle parti commerciali tipiche. La sua resistenza allo zolfo (Classe A1) è un vantaggio chiave in ambienti automobilistici e industriali dove lo zolfo atmosferico può corrodere componenti argentati. La combinazione di un output di flusso relativamente alto (45 lm tip) da un piccolo package 2820 offre una buona efficienza luminosa e flessibilità di progettazione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 350 mA in modo continuo?

R: Puoi pilotarlo a 350 mA solo se la temperatura del punto di saldatura (Ts) è pari o inferiore a 25°C, secondo la curva di derating. In un'applicazione reale con Ts più alta, la massima corrente continua ammissibile sarà inferiore. Consultare sempre la curva di derating.

D: Qual è la differenza tra Rth JS reale e Rth JS el?

R: Rth JS reale è misurato utilizzando un parametro sensibile alla temperatura (come la tensione diretta) e rappresenta il percorso termico effettivo. Rth JS el è calcolato da parametri elettrici ed è spesso più basso. Per un progetto termico conservativo, utilizzare il valore più alto di Rth JS reale (22 K/W max).

D: Come seleziono il bin corretto?

R: Per applicazioni che richiedono luminosità uniforme, specificare un bin di flusso luminoso stretto (es. F4). Per array in cui la condivisione della corrente è critica, specificare un bin di tensione diretta stretto. Per applicazioni critiche per il colore, specificare il bin di colore (YA o YB).

D: Questo LED è adatto per la dimmerizzazione PWM?

R: Sì, il grafico della capacità di gestione degli impulsi mostra che può gestire alte correnti di picco a bassi cicli di lavoro. Assicurarsi che la larghezza dell'impulso e la frequenza siano entro i limiti specificati per evitare surriscaldamento.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Fascia per Illuminazione Ambientale Interna Automobilistica:Un progetto utilizza 20 LED in serie su un PCB flessibile. Il progettista seleziona il bin di flusso F4 per una luminosità uniforme e il bin di tensione 3032 per un buon abbinamento. Viene utilizzato un driver a corrente costante che fornisce 150 mA. Il PCB flessibile è fissato a un telaio metallico per lo smaltimento termico, mantenendo Ts sotto gli 80°C, il che consente una corrente operativa sicura secondo la curva di derating.

Esempio 2: Luce di Posizione Laterale Esterna:Il progetto utilizza 3 LED. A causa delle più alte temperature ambiente nel vano motore, il progettista utilizza un PCB a nucleo metallico (MCPCB). Viene eseguita una simulazione termica utilizzando Rth JS reale = 22 K/W e la temperatura ambiente prevista per garantire che Tj rimanga sotto i 125°C. L'ampio angolo di visione di 120° elimina la necessità di una lente diffusore secondaria, semplificando il design dell'alloggiamento.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è di tipo a conversione di fosfori. Il chip semiconduttore centrale emette luce a una lunghezza d'onda corta (tipicamente blu o vicino-UV). Questa luce viene assorbita da uno strato di materiale fosforico depositato sul chip o attorno ad esso. Il fosforo poi ri-emette luce a lunghezze d'onda più lunghe. Selezionando attentamente la composizione del fosforo, la luce combinata dal chip e dal fosforo viene percepita come ambra. Questo metodo consente un controllo preciso sul punto di colore e spesso fornisce una migliore stabilità e coerenza rispetto ai LED colorati ad emissione diretta (come AlInGaP per ambra/rosso). Il package a montaggio superficiale integra il chip, il fosforo e una lente sagomata in silicone o epossidica che modella l'output luminoso e fornisce protezione ambientale.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza (più luce da package più piccoli) e un'affidabilità migliorata in condizioni estreme. La tecnologia dei fosfori continua ad avanzare, offrendo una maggiore efficienza di conversione e una migliore stabilità del colore nel tempo e con la temperatura. Le tecnologie di packaging si stanno evolvendo per migliorare le prestazioni termiche, consentendo correnti di pilotaggio più elevate senza compromettere la durata. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio e di più chip LED in singoli moduli è una tendenza in crescita. L'aderenza a standard come AEC-Q102 e specifici test di resistenza allo zolfo riflette la spinta dell'industria verso un'affidabilità quantificata e garantita in ambienti automobilistici ostili.