Ficha Técnica do LED Super Vermelho 2820-SR3501H-AM - Dimensões 2.8x2.0mm - Tensão 2.45V - Potência 0.86W - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 2820-SR3501H-AM é um LED Super Vermelho de montagem em superfície (SMD) de alto brilho, especificamente projetado para aplicações exigentes de iluminação automotiva. Este componente faz parte de uma família de produtos concebida para atender aos rigorosos padrões de confiabilidade e desempenho de grau automotivo. Sua função principal é fornecer uma fonte de luz vermelha intensa, eficiente e confiável para várias funções de sinalização e iluminação dentro de um veículo.

As vantagens centrais deste LED incluem sua qualificação de acordo com os padrões AEC-Q102, garantindo robustez para o ambiente automotivo, e sua alta saída de fluxo luminoso típica de 45 lúmens a uma corrente de acionamento padrão. O dispositivo apresenta um amplo ângulo de visão de 120 graus, tornando-o adequado para aplicações que requerem distribuição angular ampla da luz. É compatível com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogênios, refletindo os regulamentos ambientais e de segurança modernos.

O mercado-alvo é exclusivamente a iluminação automotiva, incluindo, mas não se limitando a, iluminação ambiente interior, luzes de freio centrais altas (CHMSL), lanternas traseiras combinadas e outras funções de sinalização onde uma cor vermelha distinta e alta confiabilidade são primordiais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho fotométrico é centrado em um fluxo luminoso típico (Φ_v) de 45 lúmens quando acionado a 350 mA. Esta medição tem uma tolerância de ±8% e é realizada com o ponto térmico estabilizado a 25°C. O comprimento de onda dominante (λ_d) é tipicamente 632 nm, definindo seu ponto de cor Super Vermelho, com uma faixa especificada de 627 nm a 639 nm e uma tolerância de medição de ±1 nm. A distribuição espacial da luz é caracterizada por um amplo ângulo de visão (2φ) de 120 graus, com uma tolerância de ±5 graus. Este feixe amplo é ideal para aplicações que necessitam de boa visibilidade de vários ângulos.

2.2 Características Elétricas

A tensão direta (V_F) é um parâmetro elétrico chave, tipicamente 2,45 V a 350 mA, com uma faixa de 2,00 V a 2,75 V e uma tolerância de medição de ±0,05 V. O dispositivo é classificado para uma corrente direta contínua (I_F) de até 500 mA, com um máximo absoluto de 1500 mA para condições de surto (largura de pulso ≤10 μs, ciclo de trabalho 0,005). É crucial notar que este LEDnão foi projetado para operação reversa; aplicar uma tensão reversa pode causar danos imediatos.

2.3 Características Térmicas

O gerenciamento térmico é crítico para o desempenho e longevidade do LED. A resistência térmica junção-ponto de solda (R_thJS) é especificada através de dois métodos: uma medição real resultando em 12,8 K/W típico (máx. 16,2 K/W) e uma medição elétrica resultando em 10 K/W típico (máx. 13 K/W). A temperatura máxima permitida da junção (T_J) é de 150°C. O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -40°C a +125°C. Um dissipador de calor adequado é essencial para manter a temperatura da junção dentro dos limites seguros, especialmente quando operando em correntes mais altas.

2.4 Confiabilidade e Classificações Ambientais

O LED atende a vários benchmarks de confiabilidade chave. Possui uma classificação de sensibilidade ESD de 2 kV (Modelo de Corpo Humano, HBM), que é padrão para componentes automotivos. É qualificado de acordo com a AEC-Q102 Revisão A, o padrão global para semicondutores optoeletrônicos discretos em aplicações automotivas. Além disso, atende aos Critérios de Teste de Enxofre Classe A1, indicando resistência a ambientes corrosivos com enxofre. O componente também é compatível com RoHS, REACH e é livre de halogênios (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Seu Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) é 2.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. O 2820-SR3501H-AM utiliza três critérios de binning independentes.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados com base em sua saída de luz a 350 mA. O bin padrão para esta série é o F3, com uma faixa de fluxo luminoso de 39 lm (mín.) a 45 lm (máx.). Outros bins disponíveis incluem F4 (45-52 lm) e F5 (52-60 lm). Isso permite que os projetistas selecionem um nível de brilho apropriado para sua aplicação.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em bins para auxiliar no projeto do circuito e na compatibilidade com a fonte de alimentação. Os bins incluem 2022 (2,00-2,25 V), 2225 (2,25-2,50 V) e 2527 (2,50-2,75 V). Conhecer o bin de V_Fajuda a prever o consumo de energia e a carga térmica com mais precisão.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A cor (comprimento de onda dominante) é rigidamente controlada através do binning. Os grupos são definidos como 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) e 3639 (636-639 nm). Isso garante um desvio de cor mínimo entre LEDs individuais em um arranjo, o que é crítico para aplicações estéticas e de sinalização.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Curva IV e Fluxo Luminoso Relativo

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra uma relação exponencial característica. A 350 mA, a V_Ftípica é 2,45V. A curva Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz é sublinear em correntes mais baixas e se torna mais linear à medida que a corrente aumenta, aproximando-se de um platô próximo à corrente máxima nominal. Isso destaca a importância de acionar o LED na ou perto de sua corrente recomendada para eficiência ideal.

4.2 Dependência da Temperatura

Os gráficos de desempenho mostram claramente o impacto da temperatura. A curva Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção tem uma inclinação negativa, significando que V_Fdiminui à medida que a temperatura aumenta (tipicamente -2 mV/°C para LEDs vermelhos). Isso pode ser usado para monitoramento da temperatura da junção. A curva Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção mostra a saída de luz diminuindo significativamente com o aumento da temperatura, um fenômeno conhecido como "thermal droop". A curva Comprimento de Onda Relativo vs. Temperatura da Junção indica uma leve mudança no comprimento de onda dominante (tipicamente 0,03-0,05 nm/°C para LEDs vermelhos de AlInGaP) com a temperatura, que geralmente é mínima para este sistema de material.

4.3 Derating da Corrente Direta e Operação em Pulsos

A Curva de Derating da Corrente Direta é crítica para o projeto térmico. Ela mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda (T_S). Na temperatura máxima de operação T_Sde 125°C, a I_Fmáxima é 500 mA. A corrente deve ser reduzida em temperaturas de ponto de solda mais altas para evitar exceder o limite de junção de 150°C. O gráfico de Capacidade de Manipulação de Pulsos Permissível fornece orientação para operação pulsada, mostrando a corrente de pico de pulso (I_FP) permitida para uma determinada largura de pulso (t_p) e ciclo de trabalho (D), com o ponto de solda a 25°C.

4.4 Distribuição Espectral

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa confirma a natureza monocromática deste LED Super Vermelho. A emissão está concentrada em uma banda estreita centrada em torno de 632 nm, praticamente sem emissão nas regiões azul ou verde. Isso resulta em uma cor vermelha altamente saturada, ideal para funções de sinalização automotiva onde a pureza da cor é regulamentada.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

5.1 Dimensões Físicas

O LED utiliza um pacote SMD (dispositivo de montagem em superfície) 2820. O nome denota as dimensões aproximadas: 2,8 mm de comprimento e 2,0 mm de largura. O desenho mecânico exato fornece dimensões detalhadas, incluindo altura total, geometria da lente e posicionamento do "lead frame". As tolerâncias são tipicamente ±0,1 mm, salvo indicação em contrário. O pacote é projetado para compatibilidade com equipamentos de montagem automática "pick-and-place".

5.2 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda

Um padrão de ilha ("footprint") dedicado é fornecido para o projeto de PCB. Este padrão é otimizado para a formação confiável da junta de solda durante a soldagem por refluxo e para uma transferência de calor eficaz do ponto térmico do LED para a PCB. Seguir este layout recomendado é essencial para estabilidade mecânica, desempenho elétrico e, mais importante, gerenciamento térmico. O projeto da ilha inclui vias térmicas expostas ou um "copper pour" para atuar como dissipador de calor.

5.3 Identificação da Polaridade

O desenho mecânico da ficha técnica indica os terminais do ânodo e do cátodo. Tipicamente, o pacote pode ter uma marcação, como um entalhe, um ponto ou um canto chanfrado, para identificar o cátodo. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem, pois uma conexão reversa impedirá a operação e provavelmente danificará o dispositivo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

Um perfil detalhado de soldagem por refluxo é fornecido para garantir fixação confiável sem danificar o LED. O perfil especifica parâmetros chave: inclinação de pré-aquecimento, tempo e temperatura de "soak", tempo acima do líquido (TAL), temperatura de pico e taxa de resfriamento. A temperatura máxima absoluta de soldagem é de 260°C por 30 segundos. Seguir este perfil é crítico para evitar choque térmico, delaminação ou defeitos na junta de solda.

6.2 Precauções de Uso

As precauções gerais incluem: evitar estresse mecânico na lente, prevenir a contaminação da superfície óptica, usar procedimentos de manuseio ESD apropriados (pois é classificado para 2kV HBM) e garantir que o dispositivo seja armazenado em ambiente seco de acordo com sua classificação MSL 2 antes do uso. O LED não deve ser operado abaixo de 50 mA, conforme indicado na curva de derating.

6.3 Condições de Armazenamento

Os componentes devem ser armazenados em suas embalagens originais à prova de umidade com dessecante, em temperaturas entre -40°C e +125°C, em ambiente não corrosivo. Uma vez aberta a embalagem, os componentes classificados como MSL 2 devem ser montados dentro de um prazo específico (tipicamente 1 ano a<30°C/60% UR) ou devem ser reaquecidos de acordo com as instruções do fabricante para remover a umidade absorvida e evitar o "efeito pipoca" durante o refluxo.

7. Embalagem e Informações para Pedido

7.1 Especificações da Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel, que é o padrão para montagem SMD automatizada. As informações de embalagem detalham as dimensões do carretel, largura da fita, espaçamento dos "pockets" e orientação do componente. Isso garante compatibilidade com sistemas alimentadores padrão nas linhas de montagem.

7.2 Sistema de Numeração da Peça

O número da peça 2820-SR3501H-AM é decifrado da seguinte forma:

• 2820: Família do produto e tamanho do pacote (2,8mm x 2,0mm).
• SR: Cor (Super Vermelho).
• 350: Corrente de teste em miliamperes (350 mA).
• 1: Tipo de "lead frame" (1 = Banhado a ouro).
• H: Nível de brilho (H = Alto).
• AM: Designa o grau de aplicação Automotiva.

Esta convenção de nomenclatura permite a identificação precisa dos atributos chave do componente.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a iluminação automotiva. Usos específicos incluem:

• Sinalização Externa: Luzes traseiras, luzes de freio, luzes de freio centrais altas (CHMSL), piscas.
• Iluminação Interna: Iluminação de painel, iluminação de interruptores, iluminação ambiente, indicadores de aviso.

Sua qualificação AEC-Q102 e resistência ao enxofre o tornam adequado para locais externos ou sob o capô severos, onde extremos de temperatura, umidade e exposição química são preocupações.

8.2 Considerações de Projeto

Circuito Acionador: Um acionador de corrente constante é fortemente recomendado em vez de uma fonte de tensão constante para garantir saída de luz estável e prevenir "thermal runaway". O acionador deve ser projetado para acomodar a faixa de bins de V_F.

Gerenciamento Térmicoé o aspecto mais crítico do projeto. A PCB deve fornecer um caminho térmico adequado dos pontos de solda do LED para um dissipador de calor ou o plano de terra da placa. Use a resistência térmica fornecida (R_thJS) e a curva de derating para calcular o projeto térmico necessário para manter T_Jabaixo de 150°C nas piores condições.

Projeto Óptico: O ângulo de visão de 120 graus pode exigir ópticas secundárias (lentes, guias de luz) para moldar o feixe para aplicações específicas, como criar uma aparência de iluminação uniforme ou um sinal focado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs vermelhos comerciais padrão, a série 2820-SR3501H-AM oferece vantagens distintas para uso automotivo:

• Confiabilidade: A qualificação AEC-Q102 envolve testes de estresse rigorosos (vida útil em alta temperatura, ciclagem térmica, resistência à umidade, etc.) muito além das especificações comerciais.
• Faixa de Temperatura Estendida: Operação de -40°C a +125°C é essencial para ambientes automotivos, enquanto os LEDs comerciais normalmente param em +85°C.
• Binning de Cor e Fluxo: O binning mais rigoroso garante consistência na aparência e desempenho em todas as unidades de um conjunto de iluminação do veículo.
• Resistência ao Enxofre: A conformidade com o teste de enxofre Classe A1 protege contra corrosão de gases contendo enxofre encontrados em alguns ambientes automotivos (ex., de pneus ou certas vedações).
• Rastreabilidade: Componentes de grau automotivo normalmente têm requisitos de rastreabilidade mais rigorosos em toda a cadeia de suprimentos.

Seu principal diferencial é esta robustez certificada para o ecossistema automotivo.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este LED diretamente da bateria de 12V do carro?

R: Não. O LED requer um acionador de corrente constante. Conectá-lo diretamente a 12V causaria uma sobrecorrente catastrófica e falha imediata. Um circuito acionador (linear ou "switching") que regule a corrente para 350 mA (ou outro nível desejado dentro da especificação) é obrigatório.

P: Qual é o propósito do "lead frame" banhado a ouro (Tipo "1")?

R: O banho de ouro fornece resistência superior à corrosão e excelente soldabilidade ao longo do tempo, o que é importante para confiabilidade de longo prazo em ambientes automotivos severos. Também garante uma conexão elétrica estável e de baixa resistência.

P: Como interpreto os dois valores diferentes de resistência térmica (Real vs. Elétrico)?

R: O valor "Real" (12,8 K/W) é medido diretamente usando um método de teste térmico. O valor "Elétrico" (10 K/W) é derivado da característica de tensão direta sensível à temperatura. Para um projeto térmico conservador, é aconselhável usar o valor "Real" mais alto ou o valor máximo especificado (16,2 K/W) nos cálculos.

P: Um dissipador de calor é sempre necessário?

R: Depende da corrente de acionamento, temperatura ambiente e projeto da PCB. Na corrente total de 500 mA e/ou em altas temperaturas ambientes, um caminho térmico eficaz (via PCB para um dissipador de calor ou uma grande área de cobre) é absolutamente necessário para permanecer dentro do limite de temperatura da junção. Em correntes mais baixas e em ambientes frios, a própria PCB pode ser suficiente.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário: Projetando um arranjo de luz de freio alta montada (CHMSL).

Um projetista precisa criar um CHMSL usando 10 LEDs. O objetivo é brilho e cor uniformes, operando a partir do sistema de 12V do veículo, com uma temperatura máxima do ponto de solda de 100°C.

Passos:

1. Projeto Elétrico: Escolha um acionador de corrente constante capaz de fornecer ~3,5A no total (10 x 350mA). A tensão de saída do acionador deve ser maior que a soma da V_Fmáxima da série. Para 10 LEDs em série com V_F(máx)=2,75V, o acionador precisa de >27,5V de saída. Alternativamente, use strings paralelas com resistores de lastro ou acionadores individuais.
2. Projeto Térmico: Usando a curva de derating, em T_S=100°C, a I_Fcontínua máxima é ~520 mA, então 350 mA é segura. Calcule a impedância térmica necessária da junção ao ambiente: ΔT = T_J(máx)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Potência por LED P_D≈ I_F* V_F= 0,35A * 2,45V = 0,8575W. R_thJAnecessária ≤ ΔT / P_D= 50°C / 0,8575W ≈ 58,3 K/W. Como R_thJSé ~12,8 K/W, a PCB e o ambiente devem fornecer R_thSA≤ 45,5 K/W.
3. Óptico/Mecânico: Posicione os LEDs na PCB de acordo com o layout de ilhas recomendado. Projete um guia de luz ou difusor para misturar a luz das 10 fontes discretas em uma única barra de luz uniforme, conforme exigido pelos regulamentos.
4. Binning: Especifique bins rigorosos para fluxo luminoso (ex., F3 ou F4) e comprimento de onda dominante (ex., 3033) para garantir que todos os 10 LEDs correspondam de perto.

12. Princípio de Funcionamento

O 2820-SR3501H-AM é baseado em um sistema de material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Quando uma tensão direta que excede a energia da banda proibida do material é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de AlInGaP é projetada para produzir fótons com um comprimento de onda centrado em torno de 632 nm, que o olho humano percebe como uma cor vermelha saturada. A lente de epóxi encapsula o chip semicondutor, fornece proteção ambiental e molda a luz emitida no ângulo de visão de 120 graus.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência na iluminação LED automotiva, inclusive para funções de sinalização vermelha, é em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), maior densidade de potência (pacotes menores com maior saída de luz) e confiabilidade aprimorada. Há também um movimento em direção a acionadores LED inteligentes integrados com capacidades de diagnóstico e comunicação (ex., via barramento LIN ou CAN). Além disso, a pressão por módulos de iluminação padronizados e escaláveis está influenciando o projeto do pacote e óptico. O pacote 2820 representa uma plataforma madura e confiável, enquanto projetos mais novos podem focar em pacotes de escala de chip (CSP) ou módulos multi-chip integrados para ainda maior flexibilidade de projeto e desempenho.