Ficha Técnica do LED 2020-PA0501L-AM - Pacote SMD - Âmbar por Conversão de Fósforo - 12lm @ 50mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O 2020-PA0501L-AM é um LED de montagem em superfície (SMD) projetado especificamente para aplicações exigentes de iluminação automotiva. A sua oferta principal é uma fonte de luz Âmbar por Conversão de Fósforo, fiável, que cumpre rigorosos padrões da indústria para desempenho e resiliência ambiental. O mercado-alvo principal são os sistemas de iluminação interior e exterior automotivos, onde a consistência da cor, a fiabilidade a longo prazo em condições adversas e um factor de forma compacto são requisitos críticos.

As principais vantagens deste LED incluem a sua qualificação de acordo com a norma AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos, garantindo que pode suportar os rigorosos esforços térmicos, mecânicos e ambientais do meio automotivo. Também apresenta conformidade com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogéneos, tornando-o uma escolha de componente ecologicamente consciente. O fluxo luminoso típico de 12 lúmens a uma corrente de acionamento de 50mA fornece brilho suficiente para várias funções de sinalização e iluminação.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os parâmetros operacionais fundamentais são definidos em condições de teste específicas, tipicamente a uma temperatura de junção (Tj) de 25°C e uma corrente direta (IF) de 50mA. OFluxo Luminoso Típico (IV)é de 12 lm, com um mínimo de 8 lm e um máximo de 17 lm. Esta variação é tratada pelo sistema de binning detalhado mais adiante. ATensão Direta (VF)tem um valor típico de 3.0V, variando entre 2.50V e 3.50V. Os projetistas devem ter em conta esta gama de tensão ao projetar o circuito de acionamento para garantir uma regulação de corrente consistente.

OÂngulo de Visãoé especificado como 120°, o que descreve o intervalo angular onde a intensidade luminosa é pelo menos metade do seu valor de pico. Este amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme, em vez de um feixe altamente focalizado.

2.2 Especificações Térmicas e Máximas Absolutas

A gestão térmica é crucial para a longevidade e estabilidade de desempenho do LED. A ficha técnica fornece dois valores para aResistência Térmica (Rth JS): um valor 'Real' de 58 K/W (típ.) e um valor 'Elétrico' de 41 K/W (típ.). O valor 'Elétrico', derivado do coeficiente de temperatura da tensão direta, é tipicamente utilizado para estimativa da temperatura de junção em aplicações práticas. Uma resistência térmica mais baixa indica uma melhor dissipação de calor da junção do LED para o ponto de solda.

Especificações Máximas Absolutasdefinem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. Os limites principais incluem umaCorrente Direta Máxima (IF)de 120 mA, umaTemperatura de Junção Máxima (TJ)de 150°C, e uma gama de temperatura de operação (Topr) de -40°C a +125°C. O dispositivo está classificado para umasensibilidade ESD (HBM)de 8 kV, o que é importante para os processos de manuseamento e montagem. ADissipação de Potência Máxima Permitida (Pd)é de 420 mW.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Este dispositivo utiliza três critérios de binning separados.

3.1 Bins de Fluxo Luminoso

Os LEDs são categorizados com base na sua saída de luz medida a 50mA:
• Bin E4:8 lm (Mín.) a 10 lm (Máx.)
• Bin E5:10 lm (Mín.) a 13 lm (Máx.)
• Bin E6:13 lm (Mín.) a 17 lm (Máx.)

O bin específico para um determinado lote de produção deve ser confirmado durante a encomenda.

3.2 Bins de Tensão Direta

Os LEDs também são classificados pela sua queda de tensão direta na corrente de teste:
• Bin 2527:2.50V (Mín.) a 2.75V (Máx.)
• Bin 2730:2.75V (Mín.) a 3.00V (Máx.)
• Bin 3032:3.00V (Mín.) a 3.25V (Máx.)
• Bin 3235:3.25V (Mín.) a 3.50V (Máx.)

Selecionar LEDs de um bin de tensão apertado pode simplificar o projeto do driver, reduzindo a gama de tensão de alimentação necessária.

3.3 Estrutura de Binning de Cor

A ficha técnica inclui um diagrama de cromaticidade (CIE 1931) mostrando as coordenadas de cor alvo para o Âmbar por Conversão de Fósforo. Dois bins primários,YAeYB, são definidos com limites específicos de coordenadas CIE x e CIE y. O comprimento de onda dominante típico para esta cor âmbar está na gama de 590-595 nm. O binning apertado (tolerância ±0.005) garante uma variação de cor mínima entre diferentes LEDs numa montagem, o que é crítico para a iluminação estética e funcional automotiva.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos fornecem informações essenciais sobre o comportamento do LED em condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

O gráfico deDistribuição Espectral Relativamostra um único pico largo, característico de um LED convertido por fósforo, com a emissão principal na região âmbar/amarela do espectro visível. ODiagrama Característico Típico de Radiaçãoilustra a distribuição espacial da intensidade, confirmando o ângulo de visão de 120° com um padrão quase-Lambertiano.

4.2 Dependências Elétricas e Térmicas

ACorrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)mostra a relação exponencial típica de um díodo. A curva deFluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Diretaé sub-linear; aumentar a corrente produz retornos decrescentes na saída de luz enquanto gera mais calor.

O gráfico deFluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junçãoé crítico: a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. Um dissipador de calor eficaz é necessário para manter o brilho. A curva deTensão Direta Relativa vs. Temperatura de Junçãotem um coeficiente negativo, aproximadamente -2 mV/°C, que pode ser usado para deteção de temperatura.

ACurva de Derating da Corrente Diretadita a corrente contínua máxima permitida com base na temperatura da ilha de solda. Por exemplo, na temperatura máxima de operação da ilha de solda de 125°C, a corrente direta deve ser reduzida para 120 mA. O gráfico deCapacidade de Manipulação de Pulsos Permitidadefine a corrente de pico (IFM) que o LED pode suportar para durações de pulso curtas em vários ciclos de trabalho, o que é útil para aplicações de atenuação por PWM ou estroboscópicas.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões Mecânicas

O LED utiliza uma pegada padrão de pacote "2020", que tipicamente se refere a dimensões de aproximadamente 2.0mm x 2.0mm. O desenho mecânico exato na ficha técnica fornece todas as dimensões críticas, incluindo comprimento total, largura, altura e o tamanho/localização da almofada térmica e dos contactos elétricos. As tolerâncias são geralmente de ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

É fornecido um desenho de padrão de ilhas para o layout da PCB. Isto inclui as dimensões para as ilhas de solda do ânodo, cátodo e da almofada térmica central. Seguir este layout recomendado é essencial para obter juntas de solda fiáveis, condução térmica adequada para a PCB e prevenir o efeito "tombstoning" durante o refluxo. A almofada térmica é crucial para a dissipação de calor e deve estar devidamente ligada a uma área de cobre na PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O componente está classificado para uma temperatura máxima de soldagem de 260°C durante 30 segundos. É aplicável um perfil de refluxo padrão sem chumbo. Devem ser tomadas precauções para evitar choque térmico excessivo. O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) está classificado no Nível 2, o que significa que o dispositivo pode ser exposto às condições do chão de fábrica até um ano antes da soldagem sem necessitar de pré-secagem. Se excedido, é necessária pré-secagem de acordo com as normas IPC/JEDEC para evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

6.2 Precauções de Utilização

• Polaridade:O dispositivo não foi projetado para operação inversa. Aplicar uma tensão inversa pode causar dano imediato.
• Proteção ESD:Embora classificado para 8kV HBM, devem ser seguidas as procedimentos padrão de manuseamento ESD durante a montagem.
• Controlo de Corrente:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Devem ser operados com um driver de corrente constante, não com uma fonte de tensão constante, para prevenir fuga térmica.
• Contaminação:O dispositivo tem uma classificação de Teste de Enxofre Classe A1, indicando boa resistência a atmosferas contendo enxofre, mas a exposição a outros contaminantes deve ainda ser minimizada.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

7.1 Decodificação do Número de Peça

O número de peça2020-PA0501L-AMestá estruturado da seguinte forma:
• 2020:Nome da família de produtos (tamanho do pacote).
• PA:Código de cor para Âmbar por Conversão de Fósforo.
• 50:Corrente de teste em miliamperes (50 mA).
• 1:Tipo de Moldura de Chumbo (1 = Banhado a ouro).
• L:Nível de Brilho (L = Baixo, relativo a outros bins desta série).
• AM:Designa o grau de aplicação Automotiva.

7.2 Especificações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada. A secção de informações de embalagem detalharia as dimensões do carretel, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e orientação dos componentes na fita. Estes dados são essenciais para programar máquinas pick-and-place.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal éIluminação Automotiva. Usos específicos incluem:
• Exterior:Indicadores de mudança de direção, luzes de marcação lateral, luzes de circulação diurna (DRLs) em âmbar, luzes de travão centrais montadas no alto (CHMSL).
• Interior:Retroiluminação do painel de instrumentos, iluminação de interruptores, iluminação ambiente, luzes de aviso e indicadoras.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:A PCB deve ter vias térmicas adequadas sob a almofada térmica, ligadas a planos de terra internos ou dissipadores de calor dedicados, para manter a temperatura de junção baixa, garantindo vida longa e saída de luz estável.
• Projeto Ótico:Podem ser necessárias lentes ou guias de luz para moldar o feixe de 120° para aplicações específicas.
• Seleção do Driver:Escolha um CI driver de LED grau automotivo capaz de fornecer uma corrente estável de 50mA (ou conforme necessário) em toda a gama de tensão automotiva (ex., 9V-16V com proteção contra sobretensão de carga). A capacidade de atenuação por PWM é frequentemente desejável.
• Configuração Série/Paralelo:Para acionar múltiplos LEDs, uma ligação em série é preferível, pois garante a mesma corrente através de cada unidade, assegurando brilho uniforme. Ligações em paralelo requerem um cuidadoso emparelhamento da tensão direta ou limitação de corrente individual.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs comerciais padrão, os principais diferenciadores do 2020-PA0501L-AM são a suaqualificação AEC-Q102e a alargadagama de temperatura de operação (-40°C a +125°C). Isto torna-o adequado para aplicações no compartimento do motor ou exteriores, onde os extremos de temperatura são comuns. A tecnologia Âmbar por Conversão de Fósforo oferece tipicamente melhor estabilidade e consistência de cor ao longo do tempo e da temperatura, comparada com os antigos LEDs âmbar de resina tingida. A classificação ESD de 8kV e a resistência ao enxofre fornecem robustez adicional para ambientes automotivos severos.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a diferença entre a resistência térmica 'Real' e 'Elétrica'?
R1: A resistência térmica 'Real' (Rth JS real) é medida usando um sensor de temperatura físico. A resistência térmica 'Elétrica' (Rth JS el) é calculada a partir da mudança da tensão direta com a temperatura, um método mais prático para estimativa da temperatura de junção in-situ num circuito em funcionamento.

P2: Posso acionar este LED com uma fonte de alimentação de 3.3V?
R2: Não diretamente. O LED requer controlo de corrente. Um simples resistor a partir de uma fonte de 3.3V é possível, mas ineficiente e o brilho variará com o bin de tensão direta do LED. É fortemente recomendado um driver de corrente constante dedicado para um desempenho estável.

P3: Como interpreto os códigos de binning ao encomendar?
R3: Deve especificar o Bin de Fluxo Luminoso necessário (ex., E5), o Bin de Tensão Direta (ex., 2730) e o Bin de Cor (ex., YA) com base na tolerância da sua aplicação para variação. O fabricante fornecerá peças que cumpram todos os três critérios de bin especificados.

P4: Este LED é adequado para atenuação por PWM?
R4: Sim, os LEDs são ideais para atenuação por PWM. O gráfico de capacidade de manipulação de pulsos deve ser consultado para garantir que a corrente de pico na forma de onda PWM não excede os limites para a largura de pulso e ciclo de trabalho escolhidos.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar uma luz de marcação lateral âmbar para um veículo.
Requisitos:Cumprir normas automotivas EMI/EMC, operar de 9V-16V, sobreviver a ciclos de temperatura e manter cor e brilho consistentes.
Implementação:Um esquema incluiria um filtro de entrada, um CI driver de LED buck-boost ou linear classificado para uso automotivo, configurado para fornecer 50mA. Quatro LEDs 2020-PA0501L-AM seriam ligados em série à saída do driver. A PCB teria uma área sólida de almofada térmica na camada superior sob os LEDs, ligada através de múltiplas vias térmicas a um grande plano de terra interno para espalhar o calor. O CI driver incluiria uma entrada de atenuação por PWM ligada ao módulo de controlo de carroçaria do veículo. Todos os componentes seriam selecionados de famílias qualificadas AEC-Q.

12. Princípio de Funcionamento

O 2020-PA0501L-AM é uma fonte de luz de estado sólido baseada num chip semicondutor, tipicamente feito de nitreto de gálio e índio (InGaN) ou materiais similares, que emite luz azul quando polarizado diretamente. Esta luz azul é absorvida por uma camada de revestimento de fósforo (a parte "por Conversão de Fósforo") depositada diretamente no chip. O fósforo reemite luz em comprimentos de onda mais longos, principalmente na região âmbar. A combinação da luz azul remanescente e da emissão âmbar de largo espectro do fósforo produz a cor âmbar final percebida pelo olho humano. Este método permite um controlo preciso do ponto de cor e alta eficiência.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência na iluminação LED automotiva é para maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência e melhor fiabilidade. Isto impulsiona o desenvolvimento de novas tecnologias de chip, fósforos avançados com melhor resistência ao quenching térmico e projetos de pacote melhorados com menor resistência térmica. Há também uma movimentação para módulos integrados que combinam múltiplos LEDs, drivers e ótica numa única unidade. Além disso, a procura por sistemas de iluminação inteligentes e adaptativos está a aumentar, exigindo LEDs que possam ser controlados digitalmente com alta velocidade e precisão. A tecnologia subjacente continua a evoluir para fornecer melhor reprodução de cor, vidas úteis mais longas e custos de sistema mais baixos para os fabricantes automóveis.