Ficha Técnica da Série de LED 2820-C02001M-AM - Pacote SMD - Cor Branca - 80lm @ 200mA - 3.0V - Ângulo de Visão de 120° - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 2820-C02001M-AM é um LED de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho, projetado principalmente para aplicações exigentes de iluminação automotiva. É construído para atender a rigorosos padrões de confiabilidade de grau automotivo, incluindo a qualificação AEC-Q102. O LED emite uma luz branca fria e é oferecido em um pacote compacto 2820, tornando-o adequado para projetos com espaço limitado onde é necessária uma iluminação brilhante e consistente.

As principais vantagens desta série incluem sua construção robusta para ambientes de alta confiabilidade, excelente eficiência luminosa e um amplo ângulo de visão de 120 graus que garante uma distribuição de luz ampla e uniforme. Sua conformidade com as diretivas RoHS, REACH e livre de halogênios reforça ainda mais sua adequação para montagens eletrônicas modernas e ecologicamente conscientes.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

O desempenho central é definido sob uma condição operacional típica de corrente direta (IF) de 200 mA. Nesta corrente, o LED produz um fluxo luminoso (IV) típico de 80 lúmens (lm), com um mínimo de 70 lm e um máximo de 100 lm. A tensão direta (VF) a 200 mA é tipicamente de 3,00 volts, variando de 2,75V a 3,5V. Este parâmetro é crítico para o projeto do circuito acionador e cálculos de gestão térmica.

As coordenadas de cromaticidade dominantes são especificadas em CIE x=0,3227 e CIE y=0,3351, definindo um ponto de branco frio. A tolerância para estas coordenadas é de ±0,005, garantindo consistência de cor dentro de um lote. O dispositivo oferece um amplo ângulo de visão (φ) de 120 graus, que é o ângulo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Gestão Térmica

Para garantir confiabilidade a longo prazo, o dispositivo não deve ser operado além dos seus Valores Máximos Absolutos. A corrente direta contínua máxima (IF) é de 350 mA. O dispositivo pode suportar uma corrente de surto (IFM) de 750 mA para pulsos ≤ 10 µs com um baixo ciclo de trabalho. A temperatura máxima de junção (TJ) é de 150°C.

A gestão térmica é crucial. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth JS) tem dois valores especificados: uma medição real de 20-22 K/W e uma medição elétrica de 16 K/W máx. A curva de derating da corrente direta mostra claramente que a corrente contínua permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura do ponto de solda (Ts) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a uma Ts de 125°C, o IF máximo permitido é de 350 mA, e diminui linearmente a partir daí.

3. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins para garantir consistência de desempenho para o utilizador final. Três parâmetros-chave são classificados: Fluxo Luminoso, Tensão Direta e Cromaticidade.

3.1 Bins de Fluxo Luminoso

Os bins de fluxo luminoso são designados por códigos como F7, F8 e F9. Por exemplo, o bin F7 abrange LEDs com um fluxo luminoso entre 70 lm (mín.) e 80 lm (máx.) quando medidos em IF=200mA. Isto permite aos projetistas selecionar o grau de brilho apropriado para a sua aplicação.

3.2 Bins de Tensão Direta

Os bins de tensão direta garantem compatibilidade elétrica. Exemplos incluem o bin 2730 (VF: 2,75V - 3,00V) e o bin 3032 (VF: 3,00V - 3,25V). Combinar LEDs do mesmo bin de tensão pode ajudar a alcançar uma distribuição de corrente uniforme em configurações paralelas.

3.3 Bins de Cor (Cromaticidade)

O diagrama de cromaticidade fornecido mostra a estrutura para bins de branco frio, como 56M, 58M, 61M e 63M. Cada bin é definido por uma área quadrilátera no gráfico de cromaticidade CIE 1931, especificada por quatro conjuntos de coordenadas (x, y). Esta classificação precisa garante um controlo apertado da cor, o que é vital na iluminação automotiva onde muitas vezes é necessário o emparelhamento de cores entre múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Curva IV e Fluxo Luminoso vs. Corrente

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra uma relação exponencial típica de um díodo. A 200 mA, o VF está centrado em torno de 3,0V. O gráfico Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta indica que a saída de luz aumenta de forma sub-linear com a corrente. Embora o aumento da corrente impulsione a saída, também aumenta a dissipação de potência e a temperatura de junção, o que pode afetar a longevidade e a estabilidade da cor.

4.2 Dependência da Temperatura

O gráfico Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Junção é crítico para o projeto térmico. A saída luminosa diminui à medida que a temperatura de junção aumenta. A 100°C, o fluxo relativo é aproximadamente 85% do seu valor a 25°C. Isto sublinha a importância de uma dissipação de calor eficaz.

O gráfico Desvio das Coordenadas de Cromaticidade vs. Temperatura de Junção mostra um desvio mínimo (Δx, Δy dentro de ±0,01) na gama de -50°C a +125°C, indicando boa estabilidade de cor com a temperatura. A Tensão Direta tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo cerca de 2 mV/°C.

4.3 Distribuição Espectral

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa mostra um pico na região do comprimento de onda azul (em torno de 450-455 nm) típico de um LED branco convertido por fósforo, com um amplo pico secundário na região amarela proveniente do fósforo, combinando-se para produzir luz branca.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LED utiliza um pacote SMD 2820 padrão. O desenho mecânico especifica as dimensões físicas em milímetros. As características principais incluem as localizações dos terminais do ânodo e cátodo e a altura total do pacote. O layout recomendado para a solda é fornecido para garantir uma fixação mecânica adequada, conexão elétrica e transferência térmica ideal da almofada térmica do LED para a PCB. Aderir a este padrão de solda é essencial para a confiabilidade, especialmente sob condições de ciclagem térmica experimentadas em ambientes automotivos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é classificado para soldagem por refluxo com uma temperatura de pico de 260°C por um máximo de 30 segundos, de acordo com o perfil IPC/JEDEC J-STD-020. O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) é 2, o que significa que os componentes devem ser secos em estufa se expostos a condições ambientais por mais de um ano antes do uso. Seguir o perfil de refluxo recomendado e as precauções de manuseamento é obrigatório para evitar fissuras no pacote ou defeitos nas juntas de solda.

7. Informações de Embalagem e Pedido

Os LEDs são fornecidos em fita e bobina para montagem automatizada. A informação de embalagem detalha as dimensões da bobina, largura da fita, espaçamento dos compartimentos e orientação dos componentes na fita. A estrutura do número de peça (ex., 2820-C02001M-AM) codifica atributos-chave como o tamanho do pacote (2820), cor/tipo de chip (C02001M) e designação da série (AM). A encomenda envolve especificar os bins necessários para fluxo luminoso, tensão direta e cromaticidade.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a iluminação automotiva. Isto inclui iluminação interior (luzes de teto, luzes de leitura, iluminação ambiente), sinalização exterior (luzes de stop traseiras centrais altas - CHMSL) e potencialmente algumas funções de iluminação auxiliar. A sua qualificação AEC-Q102 e resistência ao enxofre (Classe A1) tornam-no adequado para o ambiente severo sob o capô ou exterior do veículo.

8.2 Considerações de Projeto

Circuito Acionador:Um acionador de corrente constante é essencial para manter uma saída de luz estável e prevenir fuga térmica. O acionador deve ser projetado para acomodar a gama de bins de tensão direta e fornecer uma limitação de corrente adequada até 350 mA.

Projeto Térmico:Uma gestão térmica eficaz é não negociável. A PCB deve usar vias térmicas sob a almofada térmica do LED conectadas a um grande plano de cobre ou a um dissipador de calor externo para minimizar o aumento de temperatura no ponto de solda (Ts). Consulte sempre a curva de derating da corrente direta.

Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120 graus proporciona uma cobertura ampla. Para aplicações focadas, serão necessárias óticas secundárias (lentes, refletores). O desenho mecânico fornece as dimensões necessárias para projetar tais óticas.

Proteção ESD:Embora o LED tenha uma classificação ESD robusta de 8 kV (HBM), ainda são recomendadas precauções padrão de manuseamento ESD durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs comerciais genéricos, os principais diferenciadores desta série são as suas certificações de confiabilidade de grau automotivo (AEC-Q102), testes explícitos de resistência a gases de enxofre (Classe A1) e uma gama alargada de temperaturas de operação (-40°C a +125°C). A estrutura detalhada de binning para cor e fluxo proporciona um nível de consistência exigido para aplicações automotivas onde múltiplos LEDs são usados numa única montagem. A combinação de boa eficácia luminosa (80 lm a 200mA equivale a ~133 lm/W considerando ~0,6W de entrada) e um amplo ângulo de visão num pacote compacto oferece uma solução equilibrada para projetos críticos em termos de espaço e desempenho.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual o significado da classificação MSL 2?

MSL 2 (Nível de Sensibilidade à Humidade 2) indica que o LED embalado pode ser exposto a condições ambientais do chão de fábrica (

10.2 Como interpretar os dois valores diferentes de Resistência Térmica (Rth JS)?

A ficha técnica lista um Rth JS "Real" de 20-22 K/W e um Rth JS "Elétrico" de 16 K/W máx. O valor "real" é tipicamente medido usando um sensor de temperatura físico e é considerado mais preciso para modelação térmica. O método "elétrico" usa a tensão direta sensível à temperatura como um proxy para a temperatura de junção. Para um projeto térmico conservador, recomenda-se usar o valor "real" mais alto (22 K/W) para garantir uma margem de segurança suficiente.

10.3 Estes LEDs podem ser usados em paralelo sem balanceamento de corrente?

A conexão paralela direta geralmente não é recomendada sem medidas adicionais. Devido a variações naturais na tensão direta (mesmo dentro de um bin), os LEDs em paralelo não partilharão a corrente igualmente. O LED com o VF ligeiramente mais baixo irá consumir mais corrente, potencialmente levando a sobreaquecimento e degradação acelerada. Usar um resistor limitador de corrente separado para cada LED ou acionadores de corrente constante multicanal dedicados é o método preferido para acionar múltiplos LEDs.

11. Estudo de Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetar um módulo de luz de stop traseira central alta (CHMSL) automotivo usando 10 unidades do LED 2820-C02001M-AM.

Passos do Projeto:

1. Projeto Elétrico:Corrente operacional alvo por LED: 200 mA para eficiência e vida útil ótimas. Corrente total: 2,0A. Selecionar um CI acionador de LED de corrente constante capaz de fornecer 2,0A, com uma gama de tensão de entrada que cubra o sistema de bateria automotivo (9V-16V nominal, com transientes de descarga de carga). Escolher LEDs do mesmo bin de tensão direta (ex., 3032) para minimizar o desequilíbrio de corrente se for usado um acionador de canal único com todos os LEDs em série.
2. Projeto Térmico:Estimar a dissipação total de potência: 10 LEDs * (3,0V * 0,2A) = 6,0W. Usando o Rth JS conservador de 22 K/W e assumindo uma temperatura máxima de junção alvo (Tj) de 110°C (abaixo do máximo de 150°C), calcular a temperatura máxima necessária no ponto de solda: Ts_máx = Tj_máx - (Potência_por_LED * Rth JS) = 110 - (0,6 * 22) = 96,8°C. A PCB deve ser projetada com uma almofada térmica e área de cobre/vias térmicas suficientes para manter Ts abaixo deste valor no ambiente esperado (ex., dentro de um porta-bagagens de carro quente).
3. Projeto Ótico/Mecânico:O ângulo de visão de 120 graus pode ser suficiente para um CHMSL, mas um refletor ou lente pode ser adicionado para atender a requisitos específicos de intensidade fotométrica (ex., normas SAE). O desenho mecânico fornece a pegada para o layout da PCB e as dimensões para projetar um suporte ou grampo de lente.
4. Seleção de Componentes:Encomendar todos os 10 LEDs do mesmo bin de fluxo luminoso (ex., F8) e do mesmo bin de cromaticidade (ex., 58M) para garantir brilho e cor uniformes em toda a barra de luz.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é um LED branco convertido por fósforo. No seu núcleo está um chip semicondutor, tipicamente feito de nitreto de gálio e índio (InGaN), que emite luz azul quando polarizado diretamente (corrente elétrica flui através dele). Esta luz azul é parcialmente absorvida por uma camada de fósforo de granada de ítrio e alumínio dopada com cério (YAG:Ce) depositada sobre ou perto do chip. O fósforo absorve alguns dos fotões azuis e re-emite luz através de um amplo espectro centrado na região amarela. A combinação da luz azul remanescente não absorvida e da luz amarela emitida é percebida pelo olho humano como luz branca. O tom exato de branco (frio, neutro, quente) é determinado pela proporção de luz azul para amarela, que é controlada pela composição e espessura do fósforo.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência na iluminação LED automotiva continua em direção a uma maior eficácia luminosa (mais lúmens por watt), permitindo luzes mais brilhantes ou menor consumo de energia e carga térmica. Há também um forte impulso para melhorar o índice de reprodução de cor (IRC) e a consistência da cor, especialmente para iluminação ambiente interior onde a experiência do utilizador é fundamental. A miniaturização persiste, com os pacotes a tornarem-se mais pequenos enquanto mantêm ou aumentam a saída de luz. Além disso, a integração é uma tendência crescente, com pacotes de LED a incorporar CIs acionadores, sensores ou interfaces de comunicação para sistemas de iluminação inteligente. A ênfase na confiabilidade e qualificação para ambientes severos (alta temperatura, humidade, vibração, exposição química) permanece primordial no setor automotivo.