2820-UY2001M-AM Gelbe LED Datenblatt - SMD-Gehäuse 2,8x2,0mm - Durchlassspannung 2,4V - Lichtstrom 33lm - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Die 2820-UY2001M-AM Serie repräsentiert eine hochzuverlässige, oberflächenmontierbare LED-Komponente, die speziell für anspruchsvolle Automotive-Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seinen kompakten 2820-SMD-Gehäusefußabdruck aus und liefert einen typischen Lichtstrom von 33 Lumen bei einem Standard-Betriebsstrom von 200mA. Die primäre Lichtabgabe erfolgt im gelben Spektrum mit einer dominanten Wellenlänge von etwa 589nm. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal dieses Produkts ist seine Konformität mit dem strengen AEC-Q102 Rev A-Qualifizierungsstandard für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen, was Leistung und Langlebigkeit unter den rauen Umgebungsbedingungen der Automobilindustrie sicherstellt. Zusätzliche Zertifizierungen umfassen die Einhaltung von RoHS, REACH und halogenfreien Herstellungskriterien, was es zu einer geeigneten Wahl für moderne, umweltbewusste Designs macht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Kernvorteile dieser LED-Serie liegen in ihrer Automotive-tauglichen Robustheit und der optimierten photometrischen Leistung. Das Bauteil verfügt über eine hohe elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) von 2KV (HBM), was die Handhabungs- und Montagezuverlässigkeit erhöht. Sein weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad sorgt für eine ausgezeichnete räumliche Lichtverteilung, was entscheidend ist für Anwendungen wie Innenraum-Ambientebeleuchtung, Armaturenbrettbeleuchtung und externe Signalleuchten, bei denen eine gleichmäßige Helligkeit erforderlich ist. Der primäre Zielmarkt ist der Automotive-Sektor, einschließlich Tier-1-Zulieferer und OEMs, die Beleuchtungsmodule für Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge und Motorräder entwickeln. Seine Zuverlässigkeitsspezifikationen machen es auch zu einem Kandidaten für andere Hochzuverlässigkeitsmärkte wie industrielle Anzeigeleuchten und Außenwerbung, bei denen Langzeitleistung kritisch ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der elektrischen, optischen und thermischen Parameter ist für einen korrekten Schaltungsentwurf und die Systemintegration unerlässlich.

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Der zentrale photometrische Parameter ist der Lichtstrom (Φ_v), angegeben mit einem typischen Wert von 33 Lumen bei I_F= 200mA. Die Minimal- und Maximalwerte betragen 27 lm bzw. 45 lm, mit einer Messtoleranz von ±8%. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typisch 589nm, mit einem Bereich von 585nm bis 594nm und einer engen Toleranz von ±1nm. Dies platziert die Emission fest im gelben Farbbereich. Die räumliche Lichtverteilung ist durch einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad definiert, gemessen an den Halbwertspunkten (wo die Lichtstärke 50% des Spitzenwerts beträgt). Dieser Parameter hat eine Toleranz von ±5°.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die Durchlassspannung (V_F) ist ein kritischer Parameter für die Stromversorgungsauslegung und das Wärmemanagement. Beim typischen Betriebsstrom von 200mA beträgt V_F2,4V, mit einem Bereich von 2,00V bis 2,75V (Toleranz ±0,05V). Der empfohlene kontinuierliche Durchlassstrom (I_F) beträgt 200mA, mit einem absoluten Maximalwert von 250mA. Für Stoßbedingungen kann das Bauteil einen Spitzenstrom (I_FM) von 1000mA für Impulse ≤10μs mit einem sehr niedrigen Tastverhältnis (D=0,005) verkraften. Wichtig zu beachten ist, dass diese LED nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

2.3 Thermische Eigenschaften

Eine effektive Wärmeableitung ist für die LED-Leistung und Lebensdauer von größter Bedeutung. Der Wärmewiderstand von der Halbleitersperrschicht zum Lötpunkt (R_thJS) wird in zwei Werten angegeben: 32 K/W (typisch, reale Messung) und 28 K/W (typisch, elektrische Messung). Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 150°C. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +125°C ausgelegt, was für Automotive-Komponenten Standard ist. Die Verlustleistung (P_d) ist mit maximal 687,5 mW angegeben.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Die 2820-UY2001M-AM Serie verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird in drei Bins kategorisiert: F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm) und F3 (39-45 lm). Das Suffix "M" in der Artikelnummer zeigt einen mittleren Helligkeitsgrad an, der typischerweise dem F1-Bin oder dem unteren Ende des F2-Bins entspricht.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gebinnt, um die Stromanpassung für Multi-LED-Arrays zu erleichtern. Die Bins sind: 2022 (2,00-2,25V), 2225 (2,25-2,50V) und 2527 (2,50-2,75V).

3.3 Dominantes Wellenlängen-Binning

Dominante Wellenlängen-Bins gewährleisten Farbgleichmäßigkeit: 8588 (585-588nm), 8891 (588-591nm) und 9194 (591-594nm). Der Farbcode "UY" kennzeichnet die gelbe Gruppe, die diese Bins umfasst.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die für die Vorhersage der Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind.

4.1 IV-Kennlinie und relativer Lichtstrom

Das Diagramm "Durchlassstrom vs. Durchlassspannung" zeigt eine typische exponentielle Diodenkennlinie. Bei 200mA liegt die Spannung um 2,4V herum. Das Diagramm "Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom" ist sublinear; der Lichtstrom steigt mit dem Strom, beginnt aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop zu sättigen.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Das Diagramm "Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur" zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; V_Fsinkt linear mit steigender Temperatur (ca. -2 mV/°C). Dies kann zur Schätzung der Sperrschichttemperatur genutzt werden. Das Diagramm "Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur" zeigt einen signifikanten Rückgang der Lichtleistung bei steigender Temperatur. Bei 125°C beträgt der Lichtstrom nur etwa 60-70% seines Wertes bei 25°C, was die kritische Notwendigkeit eines effektiven Wärmemanagements unterstreicht. Das Diagramm "Relative Wellenlänge vs. Sperrschichttemperatur" zeigt eine leichte Rotverschiebung (Zunahme der Wellenlänge) mit steigender Temperatur.

4.3 Spektrale Verteilung und Derating

Das Diagramm "Relative spektrale Verteilung" bestätigt einen monochromatischen gelben Emissionspeak um 589nm mit minimalen unerwünschten spektralen Komponenten. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom gibt den maximal zulässigen Dauerstrom basierend auf der Lötpastentemperatur (T_S) vor. Bei der maximalen T_Svon 125°C muss der Strom auf 250mA (das absolute Maximum) reduziert werden. Für einen zuverlässigen Betrieb wird empfohlen, deutlich unter dieser Grenze zu arbeiten.

4.4 Pulsbelastbarkeit

Das Diagramm "Zulässige Pulsbelastung" definiert den zulässigen Puls-Spitzenstrom (I_FP) für eine gegebene Pulsbreite (t_p) und ein gegebenes Tastverhältnis (D). Für sehr kurze Pulse (z.B. 10μs) kann der Strom den DC-Maximalwert weit überschreiten. Dies ist für PWM-Dimm-Anwendungen relevant.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Die LED ist in einem 2820-SMD-Gehäuse untergebracht. Die Nennabmessungen sind 2,8mm Länge und 2,0mm Breite. Die genaue Höhe und die detaillierte Abmessungszeichnung, einschließlich Linsenform und Leadframe-Positionierung, sind in der mechanischen Zeichnung angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Empfohlene Lötpastenlayout

Ein Lötpastenlayout wird empfohlen, um eine zuverlässige Lötung und optimale thermische Leistung zu gewährleisten. Das Layout umfasst Pads für die beiden elektrischen Anoden/Kathoden und ein zentrales thermisches Pad für die Wärmeableitung. Die Einhaltung dieses Footprints ist entscheidend für die mechanische Stabilität und den Wärmetransport vom thermischen Pad der LED zur Leiterplatte.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Die Polarität (Anode und Kathode) ist auf dem Bauteil markiert, typischerweise mit einer visuellen Markierung wie einer Kerbe, einem Punkt oder einer abgeschrägten Ecke. Die mechanische Zeichnung im Datenblatt spezifiziert diese Markierung. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Die maximale Spitzenlöttemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 260°C sollte auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein. Ein Standardprofil mit Aufheiz-, Vorwärm-, Reflow- und Kühlphase für bleifreies (SnAgCu) Lot ist anwendbar. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) ist mit Stufe 2 bewertet, was bedeutet, dass das Bauteil bis zu einem Jahr vor dem Löten den Bedingungen auf der Werkstattboden ausgesetzt sein kann, ohne gebacken werden zu müssen.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Wichtige Vorsichtsmaßnahmen umfassen: Vermeiden Sie das Anlegen einer Sperrspannung. Verwenden Sie strombegrenzende Schaltungen; treiben Sie die LED nicht direkt von einer Spannungsquelle an. Implementieren Sie geeignete ESD-Handhabungsverfahren während der Montage. Stellen Sie sicher, dass das thermische Pad ordnungsgemäß an die Kupferfläche der Leiterplatte gelötet ist, um eine effektive Wärmeableitung zu gewährleisten. Überschreiten Sie nicht die absoluten Maximalwerte für Strom, Spannung oder Temperatur.

6.3 Lagerbedingungen

Der Lagertemperaturbereich (T_stg) beträgt -40°C bis +125°C. Für eine Langzeitlagerung, die die MSL-2-Bodenlebensdauer überschreitet, sollten die Bauteile in einer trockenen Umgebung oder in Feuchtigkeitssperrbeuteln mit Trockenmittel gelagert werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die Verpackungsinformationen geben die Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Bauteile auf dem Gurt an.

7.2 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer 2820-UY2001M-AM wird wie folgt decodiert:

• 2820: Produktfamilie und Gehäusegröße (2,8mm x 2,0mm).
• UY: Farbe (Gelb).
• 200: Prüfstrom in Milliampere (200mA).
• 1: Leadframe-Typ (1 = vergoldet).
• M: Helligkeitsstufe (M = Mittel).
• AM: Kennzeichnet Automotive-Anwendungsqualität.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre Anwendung istAutomotive-Beleuchtung. Spezifische Verwendungen umfassen:

• Innenraumbeleuchtung:Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung, Fußraumleuchten, Ambientebeleuchtung.
• Externe Signalisierung:Zentrale Hochmontierte Bremsleuchten (CHMSL), Seitenmarkierungsleuchten, Blinker (oft in Kombination mit anderen Farben oder Linsen).
• Display-Hintergrundbeleuchtung:Instrumententafel-Symbole, Infotainment-System-Tasten.

8.2 Designüberlegungen

Wärmemanagement:Dies ist der kritischste Aspekt. Verwenden Sie eine Leiterplatte mit ausreichenden Wärmedurchgangslöchern unter dem thermischen Pad, die mit internen Masseflächen oder dedizierten Kühlkörpern verbunden sind. Berechnen Sie die erwartete Sperrschichttemperatur unter Verwendung von R_thJSund der Verlustleistung (P_d= V_F* I_F). Halten Sie T_Jfür eine lange Lebensdauer deutlich unter 150°C.
Ansteuerschaltung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, keine Konstantspannungsquelle, um eine stabile Lichtleistung zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber sollte für den Automotive-Spannungsbereich ausgelegt sein (typisch 9-16V mit Lastabwurftransienten). Erwägen Sie PWM-Dimming zur Helligkeitssteuerung unter Bezugnahme auf die Pulsbelastbarkeiten.
Optisches Design:Der 120°-Abstrahlwinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Lichtleiter) erfordern, um den Lichtstrahl für spezifische Anwendungen wie Anzeigeleuchten zu formen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Gelb-LEDs in kommerzieller Qualität bietet die 2820-UY2001M-AM Serie deutliche Vorteile:

• AEC-Q102-Konformität:Dies ist das Hauptunterscheidungsmerkmal und beinhaltet strenge Tests für Temperaturwechsel, Feuchtigkeit, Hochtemperatur-Betriebslebensdauer (HTOL) und andere Belastungen, die für Verbraucherteile nicht erforderlich sind.
• Erweiterter Temperaturbereich:Betrieb von -40°C bis +125°C ist für Automotive-Anwendungen im Motorraum oder außen unerlässlich.
• Schwefelbeständigkeit:Das Datenblatt spezifiziert Schwefeltestkriterien Klasse A1, was auf Beständigkeit gegenüber korrosiven Atmosphären in einigen Automotive- und Industrieumgebungen hinweist.
• Kontrolliertes Binning:Engeres Binning für Lichtstrom, Spannung und Wellenlänge gewährleistet eine bessere Konsistenz in Automotive-Beleuchtungsmodulen, bei denen Farb- und Helligkeitsabgleich kritisch sind.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Wie hoch ist die typische Durchlassspannung bei 200mA?
A1: Die typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 2,4 Volt, mit einem Bereich von 2,00V bis 2,75V, abhängig vom Spannungs-Bin.

F2: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?
A2: Nicht direkt. Da V_F~2,4V beträgt, ist ein Vorwiderstand in Reihe oder, vorzugsweise, ein Konstantstromtreiber erforderlich, um den Strom von einer 3,3V-Schiene auf 200mA einzustellen. Eine einfache Widerstandsberechnung ist R = (V_versorgung- V_F) / I_F.

F3: Wie stark sinkt die Lichtleistung bei hoher Temperatur?
A3: Bezugnehmend auf das Leistungsdiagramm sinkt der relative Lichtstrom auf etwa 60-70% seines 25°C-Wertes, wenn die Sperrschichttemperatur 125°C erreicht. Dies unterstreicht die Notwendigkeit eines exzellenten thermischen Designs.

F4: Ist diese LED für PWM-Dimming geeignet?
A4: Ja, sie ist geeignet. Das Diagramm "Zulässige Pulsbelastung" sollte konsultiert werden, um sicherzustellen, dass der Spitzenstrom und die Pulsbreite, die im PWM-Schema verwendet werden, den sicheren Betriebsbereich nicht überschreiten. Typische PWM-Frequenzen liegen im Bereich von einigen hundert Hz bis zu mehreren kHz.

F5: Was bedeutet das Suffix "AM"?
A5: Das Suffix "AM" kennzeichnet ausdrücklich, dass diese Komponente für Automotive-Anwendungen qualifiziert und vorgesehen ist und die relevanten Industriestandards (AEC-Q102) erfüllt.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Multi-LED-Arrays für einen Automotive-Innenraum-Ambientelichtstreifen, der eine gleichmäßige gelbe Beleuchtung erfordert.
Designschritte:
1. Elektrischer Entwurf:Bestimmen der Array-Konfiguration (Serie/Parallel). Für gleichmäßigen Strom ist eine Serienschaltung am besten. Wenn 12V verfügbar sind, könnten bis zu 4 LEDs (4 * 2,4V = 9,6V) in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand oder einem linearen Konstantstromtreiber geschaltet werden. Für mehr LEDs wird ein schaltender Konstantstromtreiber empfohlen.
2. Thermisches Design:Berechnung der Gesamtleistung: 4 LEDs * (2,4V * 0,2A) = 1,92W. Entwerfen Sie die Leiterplatte mit einer großen Kupferfläche auf der Ebene, an der die thermischen Pads der LEDs anliegen, und verwenden Sie mehrere Wärmedurchgangslöcher, um die Wärme auf andere Ebenen zu verteilen.
3. Optik/Mechanik:Platzieren Sie die LEDs mit einem Abstand, der in Kombination mit ihrem 120°-Strahl eine nahtlose Lichtlinie erzeugt. Eine Diffusorabdeckung hilft, die einzelnen LED-Punkte zu vermischen.
4. Bauteilauswahl:Spezifizieren Sie die genauen Bin-Codes (z.B. F1 für Lichtstrom, 8891 für Wellenlänge) in der Bestellung, um Farb- und Helligkeitskonsistenz über den gesamten Produktionslauf sicherzustellen.

12. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Wenn eine Durchlassspannung, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, an Anode und Kathode angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiterchips (typischerweise basierend auf Materialien wie InGaN oder AlInGaP für gelbes Licht). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Das Licht wird dann durch die Epoxid- oder Silikonlinse des Gehäuses extrahiert, die auch Umweltschutz bietet und den Abstrahlwinkel bestimmt.

13. Technologietrends

Der Trend bei Automotive-LEDs wie dieser Serie geht in Richtung:
Höherer Effizienz (lm/W):Laufende Material- und Gehäuseverbesserungen zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt zu liefern, wodurch die elektrische Last und thermische Herausforderungen reduziert werden.
Erhöhte Leistungsdichte:Kleinere Gehäuse, die höheren Lichtstrom liefern und kompaktere und stilvollere Beleuchtungsdesigns ermöglichen.
Verbesserte Zuverlässigkeit und Testverfahren:Strengere AEC-Qualifikationen und die Einführung neuer Tests für neu auftretende Fehlermodi (z.B. aggressivere Schwefelbeständigkeit).
Integrierte Lösungen:Das Wachstum von LED-Modulen mit integrierten Treibern, Controllern und Kommunikationsschnittstellen (LIN, CAN) anstelle diskreter Komponenten. Während dieses Teil ein diskreter Emitter ist, passt es in das größere Ökosystem dieser fortschrittlichen Module.