Ficha Técnica do LED Amarelo 2820-UY2001M-AM - Pacote SMD 2.8x2.0mm - Tensão Direta 2.4V - Fluxo Luminoso 33lm - Grau Automotivo

1. Visão Geral do Produto

A série 2820-UY2001M-AM representa um componente LED de montagem em superfície de alta confiabilidade, projetado especificamente para aplicações exigentes de iluminação automotiva. Este dispositivo é caracterizado pela sua pegada compacta de pacote SMD 2820, entregando um fluxo luminoso típico de 33 lúmens a uma corrente operacional padrão de 200mA. A saída de luz principal está no espectro amarelo, com um comprimento de onda dominante centrado em torno de 589nm. Um diferencial chave para este produto é a sua conformidade com o rigoroso padrão de qualificação AEC-Q102 Rev A para semicondutores optoeletrônicos discretos em aplicações automotivas, garantindo desempenho e longevidade sob as condições ambientais severas típicas da indústria automotiva. Certificações adicionais incluem adesão aos critérios de fabricação RoHS, REACH e livre de halogênio, tornando-o uma escolha adequada para projetos modernos e ecologicamente conscientes.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens principais desta série de LED estão enraizadas na sua robustez de grau automotivo e desempenho fotométrico otimizado. O dispositivo apresenta uma alta tolerância à descarga eletrostática (ESD) de 2KV (HBM), aumentando a sua confiabilidade de manuseio e montagem. O seu amplo ângulo de visão de 120 graus proporciona uma excelente distribuição espacial de luz, o que é crucial para aplicações como iluminação ambiente interior, iluminação do painel de instrumentos e sinalização exterior onde é necessária uniformidade de brilho. O mercado-alvo principal é o setor automotivo, incluindo fornecedores Tier-1 e OEMs que desenvolvem módulos de iluminação para veículos de passageiros, caminhões comerciais e motocicletas. As suas especificações de confiabilidade também o tornam um candidato para outros mercados de alta confiabilidade, como luzes indicadoras industriais e sinalização exterior onde o desempenho a longo prazo é crítico.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos, ópticos e térmicos é essencial para um projeto de circuito adequado e integração do sistema.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O parâmetro fotométrico central é o fluxo luminoso (Φ_v), especificado com um valor típico de 33 lúmens a I_F= 200mA. Os valores mínimo e máximo são 27 lm e 45 lm, respectivamente, com uma tolerância de medição de ±8%. O comprimento de onda dominante (λ_d) é tipicamente 589nm, com uma faixa de 585nm a 594nm e uma tolerância apertada de ±1nm. Isto coloca a emissão firmemente na região de cor amarela. A distribuição espacial da luz é definida por um amplo ângulo de visão de 120 graus, medido nos pontos de meia intensidade (onde a intensidade luminosa é 50% do valor de pico). Este parâmetro tem uma tolerância de ±5°.

2.2 Características Elétricas

A tensão direta (V_F) é um parâmetro crítico para o projeto da fonte de alimentação e gestão térmica. Na corrente operacional típica de 200mA, V_Fé 2.4V, com uma faixa de 2.00V a 2.75V (tolerância ±0.05V). A corrente direta contínua recomendada (I_F) é 200mA, com uma classificação absoluta máxima de 250mA. Para condições de surto, o dispositivo pode suportar uma corrente de pico (I_FM) de 1000mA para pulsos ≤10μs com um ciclo de trabalho muito baixo (D=0.005). É importante notar que este LED não foi projetado para operação em polarização reversa.

2.3 Características Térmicas

A dissipação de calor eficaz é fundamental para o desempenho e vida útil do LED. A resistência térmica da junção semicondutora ao ponto de solda (R_thJS) é fornecida em dois valores: 32 K/W (típico, medição real) e 28 K/W (típico, medição elétrica). A temperatura máxima permitida da junção (T_J) é 150°C. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação (T_opr) de -40°C a +125°C, que é padrão para componentes automotivos. A dissipação de potência (P_d) é classificada em 687.5 mW máximo.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. A série 2820-UY2001M-AM utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é categorizado em três bins: F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm) e F3 (39-45 lm). O sufixo do número de peça "M" indica um nível de brilho Médio, que tipicamente corresponde ao bin F1 ou à extremidade inferior do bin F2.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada para auxiliar no casamento de corrente para matrizes multi-LED. Os bins são: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) e 2527 (2.50-2.75V).

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

Os bins de comprimento de onda dominante garantem uniformidade de cor: 8588 (585-588nm), 8891 (588-591nm) e 9194 (591-594nm). O código de cor "UY" significa o grupo amarelo, que engloba estes bins.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos essenciais para prever o desempenho em condições não padrão.

4.1 Curva IV e Fluxo Luminoso Relativo

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra uma relação exponencial típica de diodo. A 200mA, a tensão está agrupada em torno de 2.4V. O gráfico Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta é sublinear; o fluxo aumenta com a corrente mas começa a saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e queda de eficiência.

4.2 Dependência da Temperatura

O gráfico Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção mostra um coeficiente de temperatura negativo; V_Fdiminui linearmente à medida que a temperatura aumenta (aproximadamente -2 mV/°C). Isto pode ser usado para estimativa da temperatura da junção. O gráfico Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção mostra uma diminuição significativa na saída de luz à medida que a temperatura sobe. A 125°C, o fluxo é apenas cerca de 60-70% do seu valor a 25°C, destacando a necessidade crítica de uma gestão térmica eficaz. O gráfico Comprimento de Onda Relativo vs. Temperatura da Junção indica um ligeiro desvio para o vermelho (aumento no comprimento de onda) com o aumento da temperatura.

4.3 Distribuição Espectral e Derating

O gráfico Distribuição Espectral Relativa confirma um pico de emissão monocromática amarela em torno de 589nm com componentes espectrais indesejados mínimos. A Curva de Derating de Corrente Direta dita a corrente contínua máxima permitida com base na temperatura do ponto de solda (T_S). Na T_Smáxima de 125°C, a corrente deve ser reduzida para 250mA (o máximo absoluto). Para operação confiável, é aconselhável operar significativamente abaixo deste limite.

4.4 Capacidade de Manipulação de Pulsos

O gráfico Capacidade de Manipulação de Pulsos Permissível define a corrente de pulso de pico (I_FP) permitida para uma dada largura de pulso (t_p) e ciclo de trabalho (D). Para pulsos muito curtos (ex., 10μs), a corrente pode exceder em muito o máximo DC. Isto é relevante para aplicações de dimmer PWM.

5. Informações Mecânicas e de Pacote

5.1 Dimensões Físicas

O LED está alojado num pacote SMD 2820. As dimensões nominais são 2.8mm de comprimento e 2.0mm de largura. A altura exata e o desenho dimensional detalhado, incluindo a forma da lente e colocação do *lead frame*, são fornecidos no desenho mecânico, com tolerâncias padrão de ±0.1mm salvo indicação em contrário.

5.2 Layout Recomendado do Ponto de Solda

Um desenho de padrão de solda é recomendado para garantir soldagem confiável e desempenho térmico ótimo. O layout inclui pontos para os dois ânodos/cátodos elétricos e um ponto térmico central para dissipação de calor. Aderir a esta pegada é crucial para estabilidade mecânica e transferência de calor do ponto térmico do LED para a PCB.

5.3 Identificação de Polaridade

A polaridade (ânodo e cátodo) está marcada no dispositivo, tipicamente com um indicador visual como um entalhe, um ponto ou um canto chanfrado. O desenho mecânico da ficha técnica especifica esta marcação. A polaridade correta deve ser observada durante a montagem para evitar danos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow

O componente é compatível com processos padrão de soldagem por reflow por infravermelhos ou convecção. A temperatura de pico máxima de solda não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C deve ser limitado a 30 segundos no máximo. Um perfil padrão de aquecimento, pré-aquecimento, reflow e arrefecimento para solda sem chumbo (SnAgCu) é aplicável. O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) é classificado como Nível 2, significando que o dispositivo pode ser exposto às condições do chão de fábrica por até um ano antes da soldagem sem necessidade de cozimento.

6.2 Precauções de Uso

Precauções chave incluem: Evitar aplicar tensão reversa. Usar circuito limitador de corrente; não alimentar diretamente a partir de uma fonte de tensão. Implementar procedimentos adequados de manuseio ESD durante a montagem. Garantir que o ponto térmico seja corretamente soldado à área de cobre da PCB para dissipação de calor eficaz. Não exceder as classificações absolutas máximas para corrente, tensão ou temperatura.

6.3 Condições de Armazenamento

A faixa de temperatura de armazenamento (T_stg) é -40°C a +125°C. Para armazenamento de longo prazo que exceda a vida útil do MSL-2, os dispositivos devem ser armazenados num ambiente seco ou em sacos barreira à humidade com dessecante.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automática *pick-and-place*. A informação de embalagem detalha as dimensões do carretel, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e orientação dos componentes na fita.

7.2 Sistema de Numeração de Peças

O número de peça 2820-UY2001M-AM é decodificado da seguinte forma:

• 2820: Família do produto e tamanho do pacote (2.8mm x 2.0mm).
• UY: Cor (Amarelo).
• 200: Corrente de teste em miliamperes (200mA).
• 1: Tipo de *lead frame* (1 = Banhado a ouro).
• M: Nível de brilho (M = Médio).
• AM: Designa grau de aplicação Automotiva.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal éiluminação automotiva. Usos específicos incluem:

• Iluminação Interior:Retroiluminação do painel de instrumentos, iluminação de interruptores, luzes de porta-malas, iluminação ambiente.
• Sinalização Exterior:Luzes de Travão Montadas Alto no Centro (CHMSL), luzes de marcador lateral, indicadores de mudança de direção (frequentemente em combinação com outras cores ou lentes).
• Retroiluminação de Displays:Ícones do conjunto de instrumentos, botões do sistema de infotainment.

8.2 Considerações de Projeto

Gestão Térmica:Este é o aspeto mais crítico. Use uma PCB com *vias* térmicas adequadas sob o ponto térmico conectadas a planos de terra internos ou dissipadores de calor dedicados. Calcule a temperatura esperada da junção usando R_thJSe a dissipação de potência (P_d= V_F* I_F). Mantenha T_Jbem abaixo de 150°C para longa vida útil.
Circuito de Acionamento:Use um driver de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir saída de luz estável e prevenir *thermal runaway*. O driver deve ser classificado para a faixa de tensão automotiva (tipicamente 9-16V com transientes de *load dump*). Considere dimmer PWM para controle de brilho, referenciando as capacidades de manipulação de pulsos.
Projeto Óptico:O ângulo de visão de 120° pode requerer ópticas secundárias (lentes, guias de luz) para moldar o feixe para aplicações específicas como luzes indicadoras.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs amarelos de grau comercial padrão, a série 2820-UY2001M-AM oferece vantagens distintas:

• Conformidade AEC-Q102:Este é o diferencial chave, envolvendo testes rigorosos para ciclagem de temperatura, humidade, vida operacional a alta temperatura (HTOL) e outros fatores de stress não exigidos para peças de consumo.
• Faixa de Temperatura Estendida:Operação de -40°C a +125°C é essencial para aplicações no compartimento do motor ou exterior automotivo.
• Resistência ao Enxofre:A ficha técnica especifica Critério de Teste de Enxofre Classe A1, indicando resistência a atmosferas corrosivas encontradas em alguns ambientes automotivos e industriais.
• Binning Controlado:Binning mais apertado em fluxo, tensão e comprimento de onda garante melhor consistência em módulos de iluminação automotiva, onde o casamento de cor e brilho é crítico.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a tensão direta típica a 200mA?
R1: A tensão direta típica (V_F) é 2.4 volts, com uma faixa de 2.00V a 2.75V dependendo do bin de tensão.

P2: Posso alimentar este LED com uma fonte de 3.3V?
R2: Não diretamente. Como V_Fé ~2.4V, é necessário um resistor limitador de corrente em série ou, preferencialmente, um driver de corrente constante para definir a corrente para 200mA a partir de uma linha de 3.3V. Um cálculo simples do resistor é R = (V_supply- V_F) / I_F.

P3: Quanto cai a saída de luz a alta temperatura?
R3: Referenciando o gráfico de desempenho, o fluxo luminoso relativo cai para aproximadamente 60-70% do seu valor a 25°C quando a temperatura da junção atinge 125°C. Isto sublinha a necessidade de um excelente projeto térmico.

P4: Este LED é adequado para dimmer PWM?
R4: Sim, é adequado. O gráfico Capacidade de Manipulação de Pulsos Permissível deve ser consultado para garantir que a corrente de pico e a largura de pulso usadas no esquema PWM não excedam a área de operação segura. Frequências PWM típicas estão na casa das centenas de Hz a vários kHz.

P5: O que significa o sufixo "AM"?
R5: O sufixo "AM" denota explicitamente que este componente é qualificado e destinado a aplicações Automotivas, cumprindo os padrões relevantes da indústria (AEC-Q102).

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar uma matriz multi-LED para uma tira de luz ambiente interior automotiva que requer iluminação amarela uniforme.
Passos de Projeto:
1. Projeto Elétrico:Determinar configuração da matriz (série/paralelo). Para corrente uniforme, uma string em série é melhor. Se 12V estiver disponível, até 4 LEDs (4 * 2.4V = 9.6V) poderiam ser colocados em série com um resistor limitador de corrente ou um driver linear de corrente constante. Para mais LEDs, um driver *switching* de corrente constante é recomendado.
2. Projeto Térmico:Calcular potência total: 4 LEDs * (2.4V * 0.2A) = 1.92W. Projetar a PCB com uma grande área de cobre na camada onde os pontos térmicos dos LEDs se ligam, usando múltiplas *vias* térmicas para espalhar o calor para outras camadas.
3. Óptico/Mecânico:Colocar LEDs com um *pitch* que, combinado com o seu feixe de 120°, crie uma linha de luz contínua. Uma cobertura difusora ajudará a misturar os pontos individuais dos LEDs.
4. Seleção de Componentes:Especificar os códigos de bin exatos (ex., F1 para fluxo, 8891 para comprimento de onda) na ordem de compra para garantir consistência de cor e brilho ao longo da produção.

12. Princípio de Operação

Este LED é um dispositivo fotónico semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua energia de *bandgap* é aplicada através do ânodo e cátodo, elétrons e lacunas recombinam-se na região ativa do *chip* semicondutor (tipicamente baseado em materiais como InGaN ou AlInGaP para luz amarela). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia de *bandgap* do material semicondutor. A luz é então extraída através da lente de epóxi ou silicone do pacote, que também fornece proteção ambiental e determina o ângulo de visão.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência em LEDs automotivos como esta série é em direção a:
Maior Eficiência (lm/W):Melhorias contínuas em materiais e pacotes visam entregar mais lúmens por watt, reduzindo carga elétrica e desafios térmicos.
Aumento da Densidade de Potência:Pacotes menores entregando maior fluxo, permitindo projetos de iluminação mais compactos e estilizados.
Confiabilidade e Testes Aprimorados:Qualificações AEC mais rigorosas e a introdução de novos testes para modos de falha emergentes (ex., resistência ao enxofre mais agressiva).
Soluções Integradas:O crescimento de módulos LED com drivers, controladores e interfaces de comunicação integradas (LIN, CAN) em vez de componentes discretos. Embora esta peça seja um emissor discreto, encaixa-se no ecossistema mais amplo destes módulos avançados.