Ficha Técnica LED Série 2820-C03501H-AM - Dimensões 2.8x2.0mm - Tensão 3.25V - Potência 1.14W - Branco - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 2820-C03501H-AM é um LED de montagem em superfície (SMD) de alto brilho, projetado principalmente para aplicações exigentes de iluminação automotiva. É construído em um encapsulamento compacto 2820 (pegada de 2.8mm x 2.0mm) e emite uma luz branca fria. Uma característica fundamental desta série é a sua conformidade com o padrão AEC-Q102 Rev A, que é a qualificação de teste de estresse para semicondutores optoeletrónicos discretos em aplicações automotivas. Isto garante fiabilidade sob condições ambientais automotivas severas. Qualificações adicionais incluem resistência ao enxofre (Classe A1), conformidade com RoHS, REACH e requisitos livres de halogéneos, tornando-o adequado para projetos modernos e ecológicos.

1.1 Vantagens Principais

• Fiabilidade Grau Automotivo:A qualificação AEC-Q102 garante o desempenho sob temperaturas extremas, humidade e stress mecânico.
• Alto Rendimento Luminoso:Fornece um fluxo luminoso típico de 110 lúmens a uma corrente de acionamento de 350 mA, proporcionando excelente brilho para o seu tamanho.
• Ângulo de Visão Ampla:Um ângulo de visão de 120 graus oferece uma iluminação ampla e uniforme.
• Construção Robusta:Apresenta proteção ESD de 8 kV (HBM) e um Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) de 2, aumentando a robustez no manuseio e montagem.
• Conformidade Ambiental:Atende às diretivas RoHS, REACH e livre de halogéneos, apoiando iniciativas de fabrico ecológico.

1.2 Mercado-Alvo

The primary application for this LED series isiluminação automotiva. Isto inclui iluminação interior (luzes de teto, luzes de leitura, iluminação ambiente), iluminação de sinalização exterior (luzes de posição laterais, lanternas traseiras combinadas onde é necessário alto brilho num encapsulamento pequeno) e potencialmente outras funções de iluminação dentro do veículo que requerem uma fonte de luz branca brilhante e fiável.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

Os principais parâmetros de operação são definidos a uma corrente direta típica (I_F) de 350 mA e uma temperatura do ponto de solda de 25°C.

• Fluxo Luminoso (I_V):100 lm (Mín), 110 lm (Típ), 130 lm (Máx). A tolerância de medição é de ±8%.
• Tensão Direta (V_F):3.00 V (Mín), 3.25 V (Típ), 3.75 V (Máx) a 350 mA. A tolerância de medição é de ±0.05V.
• Ângulo de Visão (φ):120 graus (Típico).
• Coordenadas de Cromaticidade (CIE):x = 0.3227 (Típ), y = 0.3351 (Típ). A tolerância para ambos x e y é de ±0.005, colocando-o na região do branco frio.
• Corrente Direta (I_F):Faixa de operação de 50 mA a 500 mA.

2.2 Características Térmicas

A gestão térmica eficaz é crítica para o desempenho e longevidade do LED.

• Resistência Térmica (R_{th JS}):São fornecidos dois valores: uma resistência térmica real (junção ao ponto de solda) de 20 K/W (Típ) a 22 K/W (Máx), e uma resistência térmica elétrica de 16 K/W (Máx). A resistência térmica real é o parâmetro chave para calcular a temperatura da junção no projeto térmico.
• Temperatura da Junção (T_J):A temperatura máxima permitida na junção é de 150°C.

3. Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (P_d):1750 mW
• Corrente Direta (I_F):500 mA (Contínua), 1000 mA (Surto, t<=10 μs, ciclo de trabalho de 0.5%)
• Tensão Reversa (V_R):Não projetado para operação reversa.
• Temperatura de Operação & Armazenamento:-40°C a +125°C
• Sensibilidade ESD (HBM):8 kV
• Temperatura de Soldadura por Refluxo:Pico de 260°C por no máximo 30 segundos.

4. Explicação do Sistema de Binning

Os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros de desempenho chave para garantir consistência na produção em massa.

4.1 Bins de Fluxo Luminoso

Os bins são definidos pelos valores mínimos e máximos de fluxo luminoso na condição de teste (I_F=350mA, ponto de solda a 25°C).

• J1:100 lm a 110 lm
• J2:110 lm a 120 lm
• J3:120 lm a 130 lm

4.2 Bins de Tensão Direta

Os bins são definidos pela faixa de tensão direta na corrente de teste.

• 3032:3.00 V a 3.25 V
• 3235:3.25 V a 3.50 V
• 3537:3.50 V a 3.75 V

4.3 Bins de Cor (Cromaticidade)

A ficha técnica fornece um diagrama de cromaticidade detalhado com bins definidos para branco frio (ex., 56M, 58M, 61M, 63M). Cada bin é uma área quadrilátera no gráfico de cromaticidade CIE 1931, definida por quatro conjuntos de coordenadas (x, y). Isto permite a seleção de LEDs com consistência de cor muito apertada, o que é crucial para iluminação automotiva onde muitas vezes é necessário combinar a cor entre múltiplos LEDs.

5. Análise de Curvas de Desempenho

Os gráficos fornecem informações essenciais sobre o comportamento do LED sob diferentes condições de operação.

5.1 Distribuição Espectral

O gráfico de Distribuição Espectral Relativa mostra um pico na região do comprimento de onda azul (por volta de 450-460nm) com uma ampla emissão amarela convertida por fósforo, resultando numa luz branca fria. A ausência de saída significativa nas regiões do vermelho profundo ou infravermelho é típica dos LEDs brancos convertidos por fósforo.

5.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Este gráfico mostra a relação exponencial típica de um díodo. A 350 mA, a tensão direta agrupa-se em torno do valor típico de 3.25V. Os projetistas usam esta curva para o projeto do driver e cálculos de dissipação de potência.

5.3 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

A saída luminosa aumenta sublinearmente com a corrente. Embora acionar a correntes mais altas produza mais luz, também gera mais calor, o que pode reduzir a eficiência e a vida útil. O gráfico ajuda na seleção de um ponto de operação ideal.

5.4 Dependência da Temperatura

• Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junção:À medida que a temperatura da junção (T_J) aumenta, a saída luminosa diminui. Este gráfico quantifica a queda, o que é crítico para o projeto térmico manter o brilho consistente.
• Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junção:A tensão direta tem um coeficiente de temperatura negativo, diminuindo à medida que a temperatura sobe. Isto pode ser usado para monitorização indireta da temperatura em algumas aplicações.
• Desvio de Cromaticidade vs. Temperatura da Junção & Corrente:Estes gráficos mostram como o ponto branco (coordenadas CIE x, y) se desloca com mudanças na corrente de acionamento e na temperatura da junção. Os desvios são relativamente pequenos, mas devem ser considerados em aplicações críticas de cor.

5.5 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um gráfico crucial para operação fiável. Mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda (T_S). À medida que T_Saumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida para evitar que a temperatura da junção exceda 150°C. Por exemplo, na temperatura máxima de operação T_Sde 125°C, a corrente contínua máxima é de 500 mA.

5.6 Capacidade de Manipulação de Pulsos Permitida

Este gráfico define a capacidade de corrente de surto para operação pulsada. Mostra a corrente de pico de pulso permitida (I_F) em função da largura do pulso (t_p) para diferentes ciclos de trabalho (D). Permite o uso de correntes superiores ao máximo DC de 500 mA por curtos períodos, o que é útil para aplicações como luzes estroboscópicas ou intermitentes.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

6.1 Dimensões Mecânicas

A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado do encapsulamento SMD 2820. As dimensões chave incluem um tamanho do corpo de 2.8mm (comprimento) x 2.0mm (largura). O desenho especifica a localização da marca do cátodo, a geometria da lente e as localizações dos pontos de solda. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.1mm, salvo indicação em contrário.

6.2 Layout Recomendado do Ponto de Solda

Um desenho separado fornece a pegada recomendada para o projeto da PCB. Isto inclui o tamanho e espaçamento dos pontos de solda elétricos e do ponto de solda térmico central. Aderir a este layout é essencial para uma soldadura adequada, desempenho térmico e estabilidade mecânica. O ponto de solda térmico é crítico para a dissipação de calor da junção do LED para a PCB.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

7.1 Perfil de Soldadura por Refluxo

O LED é classificado para uma temperatura de pico máxima de refluxo de 260°C por 30 segundos. Deve ser seguido um perfil de refluxo típico com fases de pré-aquecimento, imersão, refluxo e arrefecimento, garantindo que a temperatura não exceda o limite especificado. O Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) é 2, o que significa que o dispositivo deve ser utilizado dentro de um ano após a abertura da embalagem de fábrica e pode requerer secagem se exposto a condições ambientais além do seu tempo de vida útil.

7.2 Precauções de Utilização

• Proteção ESD:Embora classificado para 8 kV HBM, devem ser observadas as precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem.
• Limpeza:Utilize solventes de limpeza apropriados que não danifiquem a lente do LED ou o material de embalagem.
• Stress Mecânico:Evite aplicar força direta ou vibração na lente do LED.
• Controlo de Corrente:Acione sempre o LED com uma fonte de corrente constante, não uma fonte de tensão constante, para garantir operação estável e prevenir fuga térmica.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Iluminação Interior Automotiva:Luzes do console de teto, luzes de leitura de mapa, iluminação do poço dos pés e tiras de iluminação ambiente.
• Iluminação Exterior Automotiva:Luzes de circulação diurna (DRL), luzes de posição laterais, luzes de travão montadas no alto central (CHMSL) e luzes da placa de matrícula onde é necessário alto brilho num encapsulamento pequeno.

8.2 Considerações de Projeto

• Gestão Térmica:Este é o aspeto mais crítico. Use a resistência térmica (R_{th JS}= 20 K/W) e a curva de derating para projetar um caminho térmico adequado. Isto envolve usar uma PCB com área de cobre suficiente (vias térmicas sob o ponto de solda térmico são altamente recomendadas) e possivelmente uma PCB com núcleo de alumínio (MCPCB) para aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente.
• Seleção do Driver:Escolha um driver de LED grau automotivo capaz de fornecer uma corrente estável de 350 mA (ou outra corrente desejada) a partir do sistema elétrico do veículo (tipicamente 12V ou 24V). O driver deve incluir proteções contra sobretensão, polaridade reversa e transientes de descarga de carga comuns em ambientes automotivos.
• Projeto Ótico:O ângulo de visão de 120° é adequado para iluminação difusa. Para feixes focados, serão necessárias óticas secundárias (lentes ou refletores). O pequeno tamanho da fonte deste LED é vantajoso para o controlo ótico.
• Consistência de Cor:Para aplicações que utilizam múltiplos LEDs, especifique o bin de cor necessário (ex., 61M) para garantir uma cor branca uniforme em todo o conjunto.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é o consumo de energia típico?

No ponto de operação típico de 350 mA e 3.25V, a potência elétrica de entrada é aproximadamente 1.14 Watts (P = I_F* V_F= 0.35A * 3.25V).

9.2 Como calculo a temperatura da junção?

A temperatura da junção (T_J) pode ser estimada usando a fórmula: T_J= T_S+ (P_d* R_{th JS}), onde T_Sé a temperatura medida do ponto de solda, P_dé a dissipação de potência (em Watts), e R_{th JS}é a resistência térmica real (20 K/W). Para operação fiável, T_Jdeve ser mantida abaixo de 150°C, e valores mais baixos são sempre melhores para a longevidade.

9.3 Posso acioná-lo diretamente com uma fonte de 12V?

No.Conectá-lo diretamente a uma fonte de 12V destruiria o LED instantaneamente devido à corrente excessiva. Um driver de LED de corrente constante ou um circuito limitador de corrente é obrigatório.

9.4 O que significa a qualificação AEC-Q102 para o meu projeto?

Significa que o componente LED passou num conjunto rigoroso de testes de stress simulando condições ambientais automotivas (ciclagem de temperatura prolongada, alta humidade com polarização, armazenamento a alta temperatura, etc.). Utilizar componentes qualificados AEC-Q102 simplifica o seu processo de qualificação a nível de sistema e aumenta significativamente a confiança na fiabilidade a longo prazo do módulo de iluminação.

10. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar uma luz de teto interior para um automóvel de passageiros. O requisito é para uma iluminação branca brilhante e uniforme.

Passos do Projeto:

1. Seleção do LED:A série 2820-C03501H-AM é escolhida pelo seu brilho, grau automotivo e tamanho compacto.
2. Quantidade & Arranjo:Com base no nível de luz necessário (lúmens), calcule o número de LEDs necessários. Por exemplo, necessitar de 500 lúmens pode requerer 5 LEDs do bin J2 (110-120 lm cada). Eles seriam dispostos linearmente ou em aglomerado na PCB.
3. Projeto Térmico:A PCB é projetada com uma camada de cobre de 2 onças. É utilizado um padrão de ponto de solda térmico dedicado correspondente à recomendação da ficha técnica, com uma matriz de vias térmicas conectando-o a uma grande área de cobre na camada inferior para atuar como dissipador de calor. A curva de derating é verificada: se a temperatura ambiente da cabine pode atingir 85°C, a temperatura do ponto de solda (T_S) pode ser estimada em 95°C. A curva de derating mostra que a corrente permitida ainda está acima de 350 mA, portanto o projeto é termicamente sólido.
4. Projeto Elétrico:Um CI driver de LED buck qualificado para automóvel é selecionado para converter a tensão da bateria de 12V do veículo para uma saída constante de 350 mA para a série de 5 LEDs. A tensão direta total da série é aproximadamente 16.25V (5 * 3.25V), o que está dentro da faixa de operação de um conversor buck típico a partir de uma entrada de 12V.
5. Projeto Ótico:Uma lente difusora ou cobertura é colocada sobre a matriz de LEDs para misturar as fontes individuais numa luz de área uniforme, aproveitando o ângulo de visão de 120° de cada LED.

11. Princípio de Funcionamento

Este LED é um LED branco convertido por fósforo. O núcleo é 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 material de fósforo (ex., granato de alumínio e ítrio dopado com cério, YAG:Ce) depositada sobre ou em torno do chip. O fósforo absorve alguns dos fotões azuis e reemite luz através de um amplo espectro na região amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como luz branca. O tom exato (branco frio, como nesta ficha técnica, ou branco quente) é determinado pela composição e espessura da camada de fósforo.

12. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de LEDs para iluminação automotiva segue várias tendências claras:

• Aumento da Eficácia Luminosa (lm/W):Melhorias contínuas no projeto do chip, eficiência do fósforo e gestão térmica do encapsulamento levam a mais saída de luz por watt de entrada elétrica, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Maior Densidade de Potência & Miniaturização:Produtos como o encapsulamento 2820 que fornece mais de 100 lúmens representam a tendência de empacotar mais desempenho em pegadas menores, permitindo designs de iluminação mais elegantes e compactos.
• Fiabilidade e Robustez Aprimoradas:Padrões como o AEC-Q102 estão a tornar-se requisitos básicos. Outros desenvolvimentos focam-se em melhorar a resistência a stressores automotivos específicos, como atmosferas contendo enxofre (abordado pelo Teste de Enxofre Classe A1 nesta ficha técnica) e corrosão galvânica.
• Iluminação Inteligente e Adaptativa:Embora este seja um componente LED básico, a indústria está a caminhar para módulos integrados com drivers incorporados, controladores e interfaces de comunicação (como LIN ou CAN) para sistemas de iluminação frontal adaptativa (AFS) e iluminação interior dinâmica.
• Ajuste de Cor e Qualidade:Existe um foco em alcançar valores mais altos do Índice de Reprodução de Cor (IRC) e controlo mais preciso do ponto de cor (bins mais apertados) para melhor qualidade estética e segurança em ambientes automotivos.