Ficha Técnica do LED 2820-SR2001M-AM - Pacote SMD 2.8x2.0mm - Super Vermelho 632nm - 27lm @ 200mA - Grau Automotivo

1. Visão Geral do Produto

A série 2820-SR2001M-AM representa um componente LED de montagem em superfície de alto desempenho, projetado especificamente para ambientes exigentes de iluminação automotiva. Este dispositivo faz parte de uma família de produtos caracterizada pela sua pegada compacta 2820 (2.8mm x 2.0mm), oferecendo um equilíbrio convincente entre saída luminosa, confiabilidade e formato. A aplicação principal é a iluminação automotiva, onde o desempenho consistente sob condições adversas é primordial. As suas principais vantagens incluem a conformidade com rigorosos padrões de qualificação automotiva, como a AEC-Q102, construção robusta para processos de soldagem de alta confiabilidade e um projeto otimizado para gestão térmica, garantindo uma saída de luz estável ao longo da faixa de temperatura operacional.

1.1 Características Principais e Conformidade

O LED é embalado no formato padrão SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície), facilitando processos de montagem automatizados. Emite no espectro Super Vermelho com um comprimento de onda dominante típico de 632 nanómetros. Uma métrica de desempenho primária é o seu fluxo luminoso típico de 27 lúmens quando alimentado por uma corrente direta de 200 miliamperes. O dispositivo oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus, proporcionando uma iluminação difusa. Foi projetado com um certo grau de robustez contra descargas eletrostáticas, classificado para 2kV (Modelo do Corpo Humano). O componente é classificado como MSL 2 (Nível de Sensibilidade à Humidade 2), indicando a sua vida útil e requisitos de manuseio antes da soldagem por refluxo. Crucialmente, está qualificado de acordo com o padrão AEC-Q102 Rev A, que é a qualificação por testes de estresse para semicondutores optoeletrónicos discretos em aplicações automotivas. Também atende aos Critérios de Teste de Enxofre Classe A1, oferecendo resistência a atmosferas corrosivas contendo enxofre. O produto está em conformidade com os regulamentos RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e REACH, e é fabricado para ser Livre de Halogéneos, com teor de bromo e cloro abaixo dos limites especificados (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Análise dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, óticos e térmicos definidos na ficha técnica, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Características Fotométricas e Óticas

A principal característica ótica é oFluxo Luminoso (Iv), com um valor típico de 27 lúmens a uma corrente direta (IF) de 200mA. Os valores mínimo e máximo são especificados como 20 lm e 33 lm, respetivamente, sob a mesma condição. Esta faixa está diretamente ligada à estrutura de binning discutida mais tarde. OComprimento de Onda Dominante (λd)é tipicamente 632 nm, definindo a cor percebida da luz Super Vermelha, com uma faixa de 627 nm a 639 nm. OÂngulo de Visão (φ)é especificado como 120 graus, que é o ângulo total no qual a intensidade luminosa é metade da intensidade de pico. Este ângulo amplo é benéfico para aplicações que requerem iluminação difusa ou de área, em vez de um feixe focalizado.

2.2 Características Elétricas

ATensão Direta (VF)é um parâmetro crítico para o projeto do driver. A 200mA, a VF típica é de 2,3 volts, com uma faixa de 2,00V a 2,75V. Esta variação exige um binning de tensão adequado para um desempenho consistente do sistema. ACorrente Direta (IF)tem uma faixa de operação recomendada de 25mA a 250mA, sendo 200mA a condição de teste para a maioria das especificações. Exceder a classificação absoluta máxima de 250mA pode levar a danos permanentes. O dispositivonão foi projetado para operação reversa, o que significa que aplicar uma tensão reversa pode causar falha imediata; portanto, a proteção do circuito (como um diodo em série em matrizes paralelas) é essencial se o bias reverso for possível.

2.3 Classificações Térmicas e de Confiabilidade

A gestão térmica é crucial para a longevidade e desempenho do LED. AResistência Térmicada junção ao ponto de solda é dada por dois valores: uma resistência térmica real (Rth JS real) de 18 K/W (típico) e um valor derivado por método elétrico (Rth JS el) de 12 K/W (típico). Os projetistas devem usar a resistência térmica real para cálculos mais precisos da temperatura da junção. ATemperatura da Junção (TJ)não deve exceder 150°C. AFaixa de Temperatura de Operação (Topr)é de -40°C a +125°C, adequada para aplicações automotivas no compartimento do motor e exteriores. ADissipação de Potência (Pd)máxima absoluta é de 687,5 mW. O dispositivo pode suportar umaCorrente de Surto (IFM)de 1000 mA para pulsos muito curtos (t <= 10 μs, ciclo de trabalho 0,005), o que é relevante para condições de corrente de entrada ou transitórias. ATemperatura Máxima de Soldagem por Refluxoé de 260°C durante 30 segundos, definindo o perfil de temperatura de pico durante a montagem.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. O 2820-SR2001M-AM utiliza um sistema de binning tridimensional.

3.1 Binning de Fluxo Luminoso

O fluxo luminoso é classificado em três bins: E8 (20-23 lm), E9 (23-27 lm) e F1 (27-33 lm). O "M" no número da peça indica um nível de brilho Médio, que tipicamente corresponde ao bin central (E9). Os projetistas devem selecionar o bin apropriado com base na saída de luz mínima exigida para a sua aplicação, considerando a tolerância de medição de 8%.

3.2 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada em bins para auxiliar na correspondência de corrente, especialmente quando os LEDs são conectados em paralelo. Os bins são: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) e 2527 (2.50-2.75V). Usar LEDs do mesmo bin de tensão numa configuração paralela ajuda a garantir uma distribuição de corrente e brilho mais uniforme.

3.3 Binning de Comprimento de Onda Dominante

A consistência de cor é gerida através de bins de comprimento de onda dominante, agrupados em passos de 3nm: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) e 3639 (636-639 nm). O valor típico de 632 nm está dentro dos bins 3033 ou 3336. Para aplicações onde a correspondência precisa de cor é crítica, é necessário especificar um bin de comprimento de onda apertado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece vários gráficos que ilustram o comportamento do dispositivo sob condições variáveis, essenciais para um projeto de sistema robusto.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV)

O gráfico mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. No ponto de operação típico de 200mA, a tensão é aproximadamente 2,3V. Esta curva é vital para projetar o circuito limitador de corrente, seja usando um simples resistor ou um driver de corrente constante. A inclinação indica a resistência dinâmica do LED.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

Este gráfico demonstra que a saída de luz aumenta de forma supralinear com a corrente até um certo ponto. Embora operar com correntes mais altas produza mais luz, também gera mais calor, o que pode reduzir a eficiência e a vida útil. O ponto de teste de 200mA é um bom equilíbrio entre saída e confiabilidade para este dispositivo.

4.3 Gráficos de Dependência da Temperatura

Três gráficos-chave mostram a variação de desempenho com a temperatura da junção:Tensão Direta Relativa vs. Temperatura da Junçãomostra que a VF diminui linearmente com o aumento da temperatura (aproximadamente -2 mV/°C), o que pode ser usado para uma deteção grosseira de temperatura.Fluxo Luminoso Relativo vs. Temperatura da Junçãomostra que a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta, uma característica de todos os LEDs. É necessário um dissipador de calor eficaz para manter o brilho estável.Desvio de Comprimento de Onda Relativo vs. Temperatura da Junçãoindica que o comprimento de onda dominante desvia-se ligeiramente com a temperatura (tipicamente 0,1 nm/°C para LEDs vermelhos), o que geralmente é insignificante para a maioria das aplicações, mas pode ser relevante para usos críticos de cor.

4.4 Curva de Derating de Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para a confiabilidade. Mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda. À medida que a temperatura do ponto de solda aumenta, a corrente máxima permitida diminui linearmente. Por exemplo, na temperatura máxima do ponto de solda de 125°C, a corrente máxima permitida é de 250mA (a classificação absoluta máxima). Para garantir uma longa vida útil, recomenda-se operar significativamente abaixo desta linha de derating. A curva também especifica uma corrente de operação mínima de 25mA.

4.5 Capacidade de Manipulação de Pulsos Permitida

Este gráfico define a corrente de pulso máxima permitida, não repetitiva ou repetitiva, para uma determinada largura de pulso (tp) e ciclo de trabalho (D). Permite que os projetistas compreendam a capacidade do LED de lidar com pulsos curtos de alta corrente, o que é útil para atenuação PWM ou condições transitórias. As curvas mostram que para pulsos muito curtos (por exemplo, 10 μs), a corrente pode exceder significativamente a classificação máxima DC.

4.6 Distribuição Espectral e Padrão de Radiação

O gráfico de distribuição espectral relativa mostra um pico estreito em torno de 632 nm, característico de um LED vermelho de alta eficiência. O diagrama típico do padrão de radiação (não detalhado no excerto fornecido, mas referenciado) ilustraria a distribuição espacial da luz, confirmando o ângulo de visão de 120° com um padrão Lambertiano ou similar.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Mecânicas

O LED utiliza o contorno padrão do pacote 2820. As dimensões são fornecidas num desenho detalhado (implícito pela secção 3). As características principais incluem o comprimento e largura totais (2.8mm x 2.0mm), a geometria da lente e a localização dos terminais do cátodo e ânodo. O cátodo é tipicamente marcado por um indicador visual, como um entalhe, canto cortado ou ponto na embalagem. As tolerâncias para dimensões não críticas são de ±0,1mm.

5.2 Layout Recomendado do Ponto de Solda

A secção 4 fornece um projeto de padrão de solda para a PCB. Seguir esta pegada recomendada é fundamental para uma soldagem confiável, transferência térmica adequada e prevenção do efeito "tombstoning" durante o refluxo. O projeto inclui pontos de solda para os dois terminais elétricos e um ponto térmico central. O ponto térmico é essencial para conduzir o calor da junção do LED para o cobre da PCB, que atua como dissipador de calor. As dimensões garantem a formação correta do filete de solda e o alinhamento do componente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O dispositivo é compatível com processos padrão de soldagem por refluxo por infravermelhos ou convecção. A condição máxima especificada é uma temperatura de pico de 260°C durante 30 segundos. Deve ser usado um perfil típico sem chumbo, com as fases de pré-aquecimento, imersão, refluxo e arrefecimento cuidadosamente controladas para evitar choque térmico e garantir a formação adequada da junta de solda. A classificação MSL 2 significa que o componente deve ser aquecido se exposto ao ar ambiente por mais tempo do que a sua vida útil especificada (tipicamente 1 ano quando armazenado a <10% HR e <30°C) antes de ser submetido ao refluxo.

6.2 Precauções de Utilização

Aplicam-se precauções gerais de manuseio: evitar tensão mecânica na lente, proteger contra descargas eletrostáticas usando controlos ESD apropriados (mesmo com a sua classificação de 2kV) e armazenar em condições secas e controladas de acordo com a classificação MSL. Durante a soldagem, garantir que o ponto térmico faça bom contacto com o ponto de solda da PCB para maximizar a dissipação de calor.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Decodificação do Número da Peça

O número da peça2820-SR2001M-AMestá estruturado da seguinte forma:2820: Família do produto e tamanho do pacote (2.8mm x 2.0mm).SR: Código de cor para Super Vermelho.200: Corrente de teste em miliamperes (200mA).1: Tipo de armação de chumbo (1 = Banhado a ouro).M: Nível de brilho (M = Médio, correspondendo a um bin específico de fluxo luminoso).AM: Designa aplicação e qualificação Automotiva.

7.2 Referência do Código de Cores

A ficha técnica inclui uma tabela abrangente que mapeia símbolos de cores para descrições (por exemplo, SR=Super Vermelho, UR=Vermelho, UG=Verde, UB=Azul, C=Branco Frio, WW=Branco Quente, PA=Âmbar Convertido por Fósforo). Isto permite identificar outras variantes na mesma família de pacotes 2820.

7.3 Informações de Embalagem

Os LEDs são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada pick-and-place. São fornecidas quantidades padrão por carretel (por exemplo, 2000 ou 4000 peças por carretel) e dimensões da fita para configurar corretamente os alimentadores nas máquinas de montagem.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal éiluminação automotiva. Isto inclui:Sinalização Exterior: Luzes de Travão Montadas no Centro Alto (CHMSL), lanternas traseiras combinadas (travão/posição/mudança de direção), luzes de marcação lateral.Iluminação Interior: Retroiluminação do painel de instrumentos, iluminação de interruptores, iluminação ambiente.Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS): Iluminação de sensores onde é necessário um comprimento de onda específico. A sua qualificação AEC-Q102, ampla faixa de temperatura e resistência ao enxofre tornam-no adequado para estes ambientes adversos.

8.2 Considerações de Projeto

Gestão Térmica: O aspeto mais crítico. Use a resistência térmica (Rth JS real = 18 K/W) para calcular o aumento da temperatura da junção acima da temperatura da PCB. Garanta uma área de cobre adequada (ponto térmico) na PCB, possivelmente com vias térmicas para camadas internas ou um plano no lado oposto, para manter a temperatura do ponto de solda baixa. Consulte a curva de derating.Acionamento de Corrente: Use um driver de corrente constante para uma saída de luz estável, especialmente ao longo da temperatura. Se usar um resistor em série, considere a dispersão do bin de tensão direta e a tolerância da tensão de alimentação.Ótica: O ângulo de visão de 120° pode exigir ótica secundária (lentes, guias de luz) para moldar o feixe para aplicações específicas.Proteção ESD: Implemente precauções padrão ESD durante o manuseio e montagem. No circuito, considere a supressão de tensão transitória se o LED estiver conectado a fios longos ou barramentos automotivos ruidosos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com concorrentes não esteja na ficha técnica, os principais diferenciadores desta série podem ser inferidos:Qualificação Automotiva: A conformidade com a AEC-Q102 é um diferenciador significativo em relação aos LEDs de grau comercial, envolvendo testes de estresse rigorosos para ciclagem de temperatura, humidade, vida útil em alta temperatura, etc.Resistência ao Enxofre: Os critérios de teste de enxofre Classe A1 são cruciais para aplicações automotivas e industriais onde o enxofre atmosférico pode corroer componentes à base de prata.Livre de Halogéneos: Atende aos padrões ambientais e de segurança exigidos por muitos OEMs.Desempenho Térmico: Os valores de resistência térmica especificados permitem uma modelação térmica mais precisa em comparação com peças que fornecem apenas uma classificação de potência máxima.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o brilho real que posso esperar?

R: O valor típico é de 27 lm a 200mA. No entanto, deve projetar com base no bin mínimo que está disposto a aceitar (por exemplo, 20 lm para o bin E8) para garantir o desempenho do sistema. Contacte o fornecedor para a disponibilidade específica do bin.

P: Posso acionar este LED com PWM para atenuação?

R: Sim, os LEDs são ideais para atenuação PWM. Certifique-se de que a corrente de pico durante o pulso "ligado" não excede as classificações do gráfico "Capacidade de Manipulação de Pulsos Permitida" para a frequência e ciclo de trabalho escolhidos. Recomenda-se uma frequência acima de 100Hz para evitar cintilação visível.

P: Como calculo o dissipador de calor necessário?

R: 1) Determine a sua corrente de operação (por exemplo, 200mA) e a VF correspondente (por exemplo, 2,3V). Potência = 0,2A * 2,3V = 0,46W. 2) Estime ou meça a temperatura esperada da PCB (Ts) no ponto de solda. 3) Use Rth JS real (18 K/W): ΔT_junção = Potência * Rth = 0,46W * 18 K/W ≈ 8,3K. 4) Temperatura da Junção Tj = Ts + ΔT_junção. Garanta Tj < 150°C e preferencialmente < 100°C para uma longa vida útil. Use a curva de derating para verificar se a sua corrente é segura na sua Ts estimada.

P: Um resistor limitador de corrente é suficiente?

R: Para aplicações simples e não críticas com uma tensão de alimentação estável (Vcc), pode ser usado um resistor: R = (Vcc - VF_led) / I_F. Escolha VF do bin máximo (2,75V) para garantir que a corrente não exceda os limites se receber um LED de baixa VF. Este método é ineficiente e o brilho variará com Vcc e VF do LED. Um driver de corrente constante é recomendado para aplicações automotivas.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma Luz de Travão Montada no Centro Alto (CHMSL)

Um projetista precisa de 15 LEDs para uma CHMSL. Requisitos: Alto brilho para visibilidade diurna, cor consistente, operação confiável de -40°C a +85°C ambiente.

Passos do Projeto:1)Elétrico: Escolha uma configuração em série (todos os 15 LEDs numa única string) para garantir corrente idêntica. Um driver boost de corrente constante é selecionado para fornecer ~35V (15 * 2,3V) a 200mA. 2)Ótico: Especifique um bin apertado de comprimento de onda dominante (por exemplo, 3033 ou 3336) e um bin mínimo de fluxo luminoso (F1 para a maior saída) para garantir uniformidade de cor e brilho. 3)Térmico: A PCB é uma placa de 2 camadas com a camada superior dedicada a grandes preenchimentos de cobre sob o ponto térmico de cada LED, conectados com trilhas grossas. Vias térmicas conectam-se a um plano de cobre na camada inferior. É executada uma simulação térmica para garantir que a temperatura do ponto de solda permaneça abaixo de 80°C na temperatura ambiente máxima, mantendo a temperatura da junção bem dentro dos limites. 4)Layout: O layout recomendado do ponto de solda é usado. Diodos de proteção ESD são colocados nas linhas de alimentação de entrada.

12. Introdução ao Princípio Operacional

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores que emitem luz através da eletroluminescência. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões da região do tipo n recombinam-se com as lacunas da região do tipo p na camada ativa. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia dos materiais semicondutores utilizados. Para este LED Super Vermelho, materiais como AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) são tipicamente usados para alcançar o comprimento de onda de 632 nm. O pacote SMD encapsula o minúsculo chip semicondutor, fornece proteção mecânica, aloja a lente primária que molda a saída de luz e oferece caminhos de conexão térmica e elétrica através da armação de chumbo.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

O pacote 2820 representa um formato maduro e amplamente adotado na indústria, oferecendo um bom compromisso entre saída de luz, desempenho térmico e espaço na placa. As tendências na iluminação LED automotiva incluem:Maior Eficiência: O desenvolvimento contínuo visa mais lúmens por watt (eficácia), reduzindo a carga elétrica e os desafios térmicos.MiniaturizaçãoIluminação Inteligente: A integração de eletrónica de controlo ou múltiplos chips de cor (RGB) em pacotes está a crescer.Padrões de Confiabilidade Mais Elevados: Padrões automotivos como a AEC-Q102 continuam a evoluir, pressionando por previsões de vida útil mais longas e robustez sob condições mais extremas. Este componente específico, com o seu claro foco automotivo e resistência ao enxofre, alinha-se com a procura da indústria por componentes que possam sobreviver aos requisitos cada vez mais adversos e de longa vida dos veículos modernos.