Ficha Técnica do LED SMD Super Vermelho 2020 - 2.0x2.0x0.7mm - 2.3V - 0.322W - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O 2020-SR140DM-AM é um LED Super Vermelho de montagem em superfície de alto desempenho, projetado especificamente para aplicações exigentes de iluminação automotiva. Este componente pertence à família de produtos "2020", denotando sua dimensão de 2.0mm x 2.0mm. Sua principal vantagem reside na combinação de uma saída luminosa confiável, um amplo ângulo de visão de 120 graus e uma construção robusta que atende às rigorosas qualificações de grau automotivo, incluindo AEC-Q102. O mercado-alvo principal são os sistemas de iluminação exterior e interior automotivos, onde a cor consistente, a confiabilidade a longo prazo e o tamanho compacto são críticos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

O desempenho chave do LED é definido a uma corrente de teste padrão de 140mA. Nestas condições, o fluxo luminoso típico é de 18 lúmens (lm), com um mínimo de 13 lm e um máximo de 27 lm, considerando as variações de produção. O comprimento de onda dominante é tipicamente 628 nm, posicionando-o firmemente no espectro Super Vermelho, com uma faixa de classificação de 627 nm a 639 nm. A tensão direta (Vf) a 140mA é tipicamente 2.3V, variando de 1.75V a 2.75V. Este parâmetro é crucial para o projeto do *driver* e gestão térmica, pois a dissipação de potência é calculada como Vf * If. Nas condições típicas, isto equivale a aproximadamente 0.322W (2.3V * 0.14A).

2.2 Valores Máximos Absolutos e Propriedades Térmicas

Para garantir a longevidade do dispositivo, as condições de operação nunca devem exceder os Valores Máximos Absolutos. A corrente direta contínua máxima é de 250 mA, e o dispositivo pode suportar correntes de surto de até 1000 mA para pulsos muito curtos (≤10 μs). A temperatura máxima de junção (Tj) é de 150°C, enquanto a faixa de temperatura de operação é especificada de -40°C a +125°C, adequada para ambientes automotivos severos. A gestão térmica é vital; a resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth JS) é tipicamente 23 K/W (real) ou 16 K/W (elétrica), indicando a eficácia com que o calor é transferido do *die* semicondutor para a PCB.

3. Explicação do Sistema de Classificação (*Binning*)

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em *bins*.

3.1 Classificação do Fluxo Luminoso

Os LEDs são categorizados em três *bins* de fluxo: E6 (13-17 lm), F7 (17-20 lm) e F8 (20-23 lm). O "M" no número da peça indica um nível de brilho Médio, que tipicamente corresponde ao *bin* F7.

3.2 Classificação da Tensão Direta

São definidos quatro *bins* de tensão: 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V) e 2527 (2.5-2.75V). Isto permite aos projetistas selecionar LEDs com tolerâncias de Vf mais apertadas para igualação de corrente em *arrays* com múltiplos LEDs.

3.3 Classificação do Comprimento de Onda Dominante

A cor é controlada através de *bins* de comprimento de onda: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) e 3639 (636-639 nm). O valor típico de 628 nm está dentro do *bin* 2730.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Curva IV e Fluxo Luminoso Relativo

O gráfico de Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra uma relação exponencial característica. A curva de Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz aumenta de forma sub-linear com a corrente, enfatizando a importância de operar na corrente recomendada de 140mA para eficiência e vida útil ótimas.

4.2 Dependência da Temperatura

O gráfico de Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção mostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta, um comportamento típico dos LEDs. A curva de Tensão Direta Relativa vs. Temperatura de Junção tem uma inclinação negativa, significando que Vf diminui com o aumento da temperatura, o que pode ser usado para deteção de temperatura. O gráfico de Desvio Relativo do Comprimento de Onda indica um ligeiro aumento no comprimento de onda dominante (desvio para o vermelho) com o aumento da temperatura.

4.3 Distribuição Espectral e *Derating*

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa confirma uma emissão estreita e com pico na região do vermelho (~628 nm). A Curva de *Derating* da Corrente Direta é crítica para o projeto: mostra que a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura do *pad* de solda (Ts) aumenta. Por exemplo, na Ts máxima de 125°C, a If máxima é de 250 mA.

5. Informações Mecânicas e do *Package*

5.1 Dimensões Físicas

O LED tem uma dimensão padrão SMD 2020 (2.0mm x 2.0mm). A altura total do *package* é de aproximadamente 0.7mm. Desenhos mecânicos detalhados especificam todas as dimensões críticas, incluindo o tamanho da lente e a colocação do *lead frame*, com uma tolerância geral de ±0.1mm.

5.2 *Layout* Recomendado para o *Solder Pad*

É fornecido um desenho do *land pattern* para garantir uma soldadura confiável e um desempenho térmico ótimo. O desenho inclui um *pad* térmico central para uma transferência eficiente de calor para a PCB. É recomendado aderir a este *layout* para evitar o efeito "tombstoning" e garantir o alinhamento correto.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O LED é compatível com processos padrão de soldadura por refluxo por infravermelhos. A temperatura máxima de soldadura é de 260°C por uma duração não superior a 30 segundos, de acordo com o perfil IPC/JEDEC J-STD-020. É classificado como Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 2, o que significa que o dispositivo deve ser "baked" se exposto ao ar ambiente por mais de um ano antes da utilização. Devem ser seguidos os procedimentos adequados de manuseamento ESD (Descarga Eletrostática), uma vez que o dispositivo é classificado para 2kV no Modelo do Corpo Humano (HBM).

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O número da peça segue uma estrutura específica:2020 - SR - 140 - D - M - AM.

• 2020: Família do produto (2.0mm x 2.0mm).
• SR: Cor (Super Vermelho).
• 140: Corrente de Teste em mA.
• D: Tipo de *Lead Frame* (banho de ouro com cola refletora branca).
• M: Nível de Brilho (Médio).
• AM: Designa aplicação Automotiva.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este LED é explicitamente projetado para iluminação automotiva. Isto inclui:

• Iluminação Exterior:Luzes de Travão Centrais Montadas Alto (CHMSL), lanternas traseiras combinadas (funções de travão/posição), luzes de marcação lateral.
• Iluminação Interior:Iluminação de fundo do painel de instrumentos, iluminação de interruptores, iluminação ambiente.

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento por Corrente:Utilize um *driver* de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir uma saída de luz estável e prevenir a fuga térmica. O ponto de operação recomendado é 140mA.
• Gestão Térmica:A PCB deve ser projetada para dissipar calor de forma eficaz. Utilize os valores de resistência térmica fornecidos (Rth JS) para calcular o aumento esperado da temperatura de junção com base no desempenho térmico da sua placa e nas condições ambientais. Mantenha a Tj bem abaixo de 150°C.
• Ótica:O ângulo de visão de 120° é adequado para iluminação de área ampla. Para feixes focados, podem ser necessárias óticas secundárias (lentes).
• Resistência ao Enxofre:O dispositivo cumpre a Classe A1 do Teste de Enxofre, tornando-o adequado para ambientes com contaminação atmosférica por enxofre.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs vermelhos padrão, a variante "Super Vermelho" oferece maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt) e uma cor vermelha mais saturada e profunda (comprimento de onda dominante mais baixo, cerca de 628nm, vs. vermelho padrão a 620-625nm ou âmbar-vermelho). A qualificação AEC-Q102, a faixa de temperatura estendida (-40°C a +125°C) e a resistência ao enxofre são diferenciadores-chave que justificam a sua utilização em aplicações automotivas versus comerciais. A utilização de um *lead frame* banhado a ouro (tipo "D") melhora a refletividade e a confiabilidade a longo prazo.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Posso acionar este LED a 250mA continuamente?

R: Pode, mas apenas se a temperatura do *pad* de solda (Ts) for mantida a 25°C ou menos, de acordo com a curva de *derating*. Na maioria das aplicações automotivas práticas com temperaturas ambientes mais elevadas, a operação contínua a 250mA provavelmente excederia os limites térmicos. A corrente de operação recomendada é de 140mA.

P: Qual é a diferença entre a resistência térmica "real" e "elétrica"?

R: A resistência térmica elétrica (Rth JS el) é medida utilizando o próprio coeficiente de temperatura Vf do LED como sensor. A resistência térmica real (Rth JS real) é medida com um sensor externo. O método elétrico é mais comum para LEDs. A ficha técnica fornece ambos; para a maioria dos cálculos térmicos, usar o valor "real" (23 K/W) é mais conservador.

P: Como interpreto a classificação do fluxo luminoso para encomendar?

R: O número da peça especifica um nível de brilho Médio (M). Para uma correspondência precisa de brilho em aplicações críticas, poderá ser necessário especificar um *bin* de fluxo específico (E6, F7, F8) com o seu fornecedor, uma vez que o grau padrão "M" cobre uma faixa.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma CHMSL (Luz de Travão Central Montada Alto)

Um projetista precisa de 15 LEDs para um *array* CHMSL. Escolhe o 2020-SR140DM-AM pelo seu brilho, cor e grau automotivo. Utilizando a Vf típica de 2.3V a 140mA, a queda de tensão total para uma série de 15 LEDs seria de 34.5V, exigindo um *boost converter* do sistema de 12V do veículo. Alternativamente, poderiam usar séries em paralelo acionadas por um único *driver* de corrente constante com resistências de partilha de corrente, selecionando cuidadosamente LEDs do mesmo *bin* Vf (ex., 2022) para garantir brilho uniforme. O *layout* da PCB incorpora o *solder pad* recomendado com uma grande área de cobre ligada ao *pad* térmico para dissipação de calor. É executada uma simulação térmica usando a Rth JS de 23 K/W e a temperatura ambiente máxima esperada dentro do vidro traseiro (ex., 85°C) para verificar que a temperatura de junção permanece abaixo de 110°C para uma vida longa.

12. Princípio de Funcionamento

Este é um díodo emissor de luz (LED) semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua tensão de *bandgap* (aproximadamente 2.3V) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do *chip* semicondutor (tipicamente baseado em materiais AlInGaP para emissão vermelha). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica das camadas semicondutoras determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. A lente de epóxi encapsula o *chip*, fornece proteção mecânica e molda a saída de luz para alcançar o ângulo de visão de 120 graus.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado de LEDs automotivos continua a evoluir para maior eficiência (mais lúmens por watt), permitindo menor consumo de energia e carga térmica reduzida. Há também uma tendência para a miniaturização (dimensão inferior a 2020) para designs de luz mais elegantes e a integração de múltiplos *chips* (ex., RGB) em *packages* únicos para iluminação adaptativa. Além disso, padrões de confiabilidade aprimorados e testes para novos fatores de stress, como a luz laser em ambientes ricos em LiDAR, estão a tornar-se cada vez mais importantes. A mudança para interfaces digitais padronizadas (ex., SPI, I2C) para controlo de LEDs em faróis complexos de feixe adaptativo (ADB) é outra tendência significativa, embora este componente específico permaneça um dispositivo analógico acionado por corrente.