2820 Rote LED Datenblatt - SMD-Gehäuse 2,8x2,0mm - 2,4V typ. - 70lm @ 350mA - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Die 2820-Serie repräsentiert eine hochhellige, oberflächenmontierbare rote LED, die speziell für anspruchsvolle Automotive-Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Diese Komponente ist konstruiert, um strengen Automobilstandards zu entsprechen, und bietet zuverlässige Leistung in einem kompakten SMD-Gehäuse. Ihr Haupteinsatzgebiet liegt in der Fahrzeugsignal- und Innenraumbeleuchtung, wo konstante Farbwiedergabe, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer kritische Anforderungen sind.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Qualifizierung nach AEC-Q102 Revision A, was sicherstellt, dass sie den strengen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanforderungen der Automobilindustrie entspricht. Sie ist zudem konform mit den Umweltrichtlinien RoHS und REACH sowie halogenfrei, was sie für moderne, umweltbewusste Designs geeignet macht. Das Gehäuse ist mit MSL 2 bewertet, was eine moderate Feuchtigkeitsempfindlichkeit anzeigt – ein Standardwert für viele SMD-Bauteile.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und elektrische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungskennwerte sind unter einer Standardtestbedingung mit einem Durchlassstrom (I_F) von 350mA definiert. Der typische Lichtstrom beträgt 70 Lumen (lm), mit einem Minimum von 60 lm und einem Maximum von 90 lm, abhängig von einer Messtoleranz von ±8%. Diese hohe Ausgangsleistung wird bei einer typischen Durchlassspannung (V_F) von 2,4 Volt erreicht, die im Bereich von 2,00V bis 2,75V (±0,05V Toleranz) liegt. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typischerweise 614 Nanometer (nm), was ihre rote Farbe definiert, mit einem Bereich von 612 nm bis 624 nm (±1nm Toleranz). Das Bauteil bietet einen weiten Abstrahlwinkel (φ) von 120 Grad mit einer Toleranz von ±5°, was eine breite und gleichmäßige Ausleuchtung ermöglicht.

2.2 Thermische Kenngrößen und absolute Grenzwerte

Das Wärmemanagement ist entscheidend für die Lebensdauer der LED. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_{th JS}) wird über zwei Methoden spezifiziert: eine reale Messung von 12,8 K/W (typ.) und eine elektrische Messmethode von 10 K/W (typ.). Die absoluten Grenzwerte definieren die Betriebsgrenzen: eine maximale Verlustleistung (P_d) von 1375 mW, ein maximaler kontinuierlicher Durchlassstrom (I_F) von 500 mA und ein Stoßstrom (I_FM) von 1500 mA für Pulse ≤10 μs mit einem Tastverhältnis von 0,005. Die maximale Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 150°C, während der Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -40°C bis +125°C reicht, was für Automotive-Umgebungen geeignet ist. Das Bauteil hält einer ESD-Empfindlichkeit von 2 kV (HBM, R=1,5kΩ, C=100pF) und einer Reflow-Löttemperatur von 260°C für 30 Sekunden stand.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Dieses Produkt verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Lichtstrom-Bins

LEDs werden nach ihrer Lichtausbeute bei 350mA kategorisiert:
• Bin F6: 60 lm (Min.) bis 70 lm (Max.)
• Bin F7: 70 lm (Min.) bis 80 lm (Max.)
• Bin F8: 80 lm (Min.) bis 90 lm (Max.)

3.2 Durchlassspannungs-Bins

LEDs werden nach ihren elektrischen Eigenschaften sortiert:
• Bin 2022: 2,00V (Min.) bis 2,25V (Max.)
• Bin 2225: 2,25V (Min.) bis 2,50V (Max.)
• Bin 2527: 2,50V (Min.) bis 2,75V (Max.)

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

LEDs werden nach ihrem präzisen Rot-Farbpunkt gruppiert:
• Gruppe 1215: 612 nm (Min.) bis 615 nm (Max.)
• Gruppe 1518: 615 nm (Min.) bis 618 nm (Max.)
• Gruppe 1821: 618 nm (Min.) bis 621 nm (Max.)
• Gruppe 2124: 621 nm (Min.) bis 624 nm (Max.)

Alle Binning-Messungen haben spezifizierte Toleranzen: ±8% für den Lichtstrom, ±0,05V für die Durchlassspannung und ±1nm für die dominante Wellenlänge, gemessen mit einem 25ms-Strompuls.

4. Analyse der Kennlinien

4.1 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt einen Peak im roten Bereich um 614 nm, mit minimaler Emission in anderen Spektralbändern, was eine reine rote Farbe bestätigt. Das Abstrahldiagramm veranschaulicht die typische räumliche Lichtverteilung, die mit der 120°-Abstrahlwinkelspezifikation korreliert, bei der die Intensität bei ±60° von der Mittellinie auf die Hälfte abfällt.

4.2 Strom-Spannungs- (I-V) und Strom-Lichtstrom-Beziehungen

Das Diagramm Durchlassstrom vs. Durchlassspannung zeigt die charakteristische exponentielle Kurve einer Diode. Am typischen Arbeitspunkt von 350mA beträgt die Spannung etwa 2,4V. Das Diagramm Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom zeigt, dass die Lichtausbeute sublinear mit dem Strom ansteigt, was die Bedeutung einer Konstantstrom-Ansteuerung für stabile Helligkeit unterstreicht.

4.3 Temperaturabhängigkeit

Das Diagramm Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; V_Fsinkt mit steigender Temperatur, was für LEDs typisch ist. Das Diagramm Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur zeigt, dass die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, was die kritische Notwendigkeit eines effektiven Wärmemanagements zur Aufrechterhaltung der Helligkeit hervorhebt. Das Diagramm Relative Wellenlängenverschiebung vs. Sperrschichttemperatur zeigt eine leichte Verschiebung der dominanten Wellenlänge (typischerweise einige Nanometer) mit der Temperatur, was für farbkritische Anwendungen wichtig ist.

4.4 Derating und Pulsbelastbarkeit

Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Strom basierend auf der Lötpad-Temperatur (T_S) vor. Zum Beispiel beträgt bei der maximalen T_Svon 125°C der maximale I_F500 mA. Das Diagramm spezifiziert auch einen minimalen Betriebsstrom von 50 mA. Das Diagramm zur zulässigen Pulsbelastbarkeit definiert den zulässigen Spitzenpulsstrom (I_F) für eine gegebene Pulsbreite (t_p) und ein gegebenes Tastverhältnis (D) bei 25°C, was für gepulste oder multiplexe Ansteuerungsschemata nützlich ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäuse mit der Industriebezeichnung 2820 erhältlich, was ungefähren Abmessungen von 2,8mm Länge und 2,0mm Breite entspricht. Die detaillierte mechanische Zeichnung im Datenblatt liefert alle kritischen Abmessungen, einschließlich Gesamthöhe, Anschlussabstand und Pad-Positionen. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Ein spezielles Land-Pattern-Diagramm wird zur Unterstützung des PCB-Designs bereitgestellt. Die Einhaltung dieser empfohlenen Pad-Anordnung ist entscheidend für zuverlässige Lötstellen, eine ordnungsgemäße Wärmeableitung vom thermischen Pad und die korrekte Ausrichtung der LED. Das Diagramm enthält Abmessungen für die Lötstopplacköffnung und das Kupferpad, um eine optimale Lötnahtbildung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit Standard-Infrarot- oder Konvektions-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das Datenblatt enthält ein Reflow-Profil, das die kritischen Parameter spezifiziert: eine maximale Spitzentemperatur von 260°C, die das Gehäuse bis zu 30 Sekunden aushalten kann. Das Profil beschreibt die Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen, um thermischen Schock zu verhindern und zuverlässige Lötverbindungen zu gewährleisten, ohne den LED-Chip oder das Gehäuse zu beschädigen.

6.2 Anwendungshinweise

Wichtige Handhabungs- und Anwendungshinweise umfassen: Vermeidung mechanischer Belastung der LED-Linse, Verhinderung von Kontamination der optischen Oberfläche, Einhaltung geeigneter ESD-Handhabungsverfahren aufgrund der 2kV HBM-Bewertung und Beachtung der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL 2) durch Trocknen der Bauteile, wenn die Feuchtigkeitsschutzverpackung länger als die spezifizierte Zeit vor dem Reflow geöffnet war.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Artikelnummernsystem

Die Artikelnummer 2820-UR3501H-AM wird wie folgt decodiert:
• 2820: Produktfamilie und Gehäusegröße.
• UR: Farbcode für Rot.
• 350: Teststrom in Milliampere (350mA).
• 1: Leadframe-Typ (1 = vergoldet).
• H: Helligkeitsstufe (H = Hoch).
• AM: Kennzeichnet die Automotive-Anwendungsserie.

Das Datenblatt enthält auch eine umfassende Liste anderer verfügbarer Farbcodes (z.B. UB für Blau, UG für Grün, UA für Bernstein, verschiedene Weißtöne) für die 2820-Plattform.

7.2 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle geliefert, um mit automatischen Bestückungsgeräten kompatibel zu sein. Der Verpackungsinformationsabschnitt beschreibt detailliert die Rollenabmessungen, Gurtbreite, Taschenabstand und Ausrichtung der Bauteile auf dem Gurt, was für die korrekte Einrichtung von Bestückungslinien entscheidend ist.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die primäre und angegebene Anwendung istAutomotive-Beleuchtung. Dies umfasst eine breite Palette von Anwendungen:
• Externe Signalisierung: Heckkombinationsleuchten (Rück-/Bremslichter), dritte Bremsleuchte (CHMSL), Seitenmarkierungsleuchten.
• Innenraumbeleuchtung: Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Schalterbeleuchtung, Ambientebeleuchtung, Leselampen.
• Ihre AEC-Q102-Qualifizierung, ihr breiter Temperaturbereich und ihre Schwefelbeständigkeit (Klasse A1) machen sie robust für die raue Automotive-Umgebung mit Temperaturzyklen, Vibration und potenziell korrosiven Atmosphären.

8.2 Designüberlegungen

• Ansteuerschaltung: Immer einen Konstantstrom-Treiber verwenden, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Durchlassspannungs-Bin sollte für das Treiberdesign berücksichtigt werden.
• Wärmemanagement:** Der niedrige thermische Widerstand (10-13 K/W) gilt von der Sperrschicht zum Lötpunkt. Die tatsächliche Sperrschichttemperatur hängt stark vom thermischen Design der Leiterplatte (Kupferfläche, Durchkontaktierungen, Plattenmaterial) ab. Verwenden Sie die Derating-Kurve, um über die Leiterplatte eine ausreichende Kühllösung zu entwerfen, um T_Jinnerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.
• Optisches Design: Der 120°-Abstrahlwinkel ist nützlich für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung erfordern. Für fokussierteres Licht wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich.
• Schwefelbeständigkeit: Die Schwefeltest-Kriterienbewertung Klasse A1 zeigt einen gewissen Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber schwefelhaltigen Atmosphären, was für Anwendungen in bestimmten geografischen Regionen oder Industrieumgebungen von Vorteil ist, obwohl sie primär auf Automotive abzielt.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während es viele SMD rote LEDs gibt, unterscheidet sich diese 2820-Serie durch ihreAutomotive-Qualifizierung (AEC-Q102). Dies ist nicht nur ein Marketingbegriff; es bedeutet, dass die Komponente eine Reihe strenger Stresstests der Automobilindustrie für Langzeitzuverlässigkeit unter extremen Bedingungen bestanden hat. Im Vergleich zu kommerziellen LEDs bietet diese Serie garantierte Leistung über den spezifizierten Bereich von -40°C bis +125°C, eine höhere Stoßstromtoleranz und dokumentierte Schwefelbeständigkeit. Die Kombination aus hohem Lichtstrom (70lm typ.), einem weiten Abstrahlwinkel und diesem Zuverlässigkeitspaket macht sie zu einer starken Wahl für Automotive-Designer, die bei den Ausfallraten von Komponenten keine Kompromisse eingehen können.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der empfohlene Betriebsstrom für diese LED?
A: Das Datenblatt charakterisiert die Leistung bei 350mA, was als typischer Arbeitspunkt angesehen wird. Sie kann von 50mA bis zu ihrem absoluten Maximum von 500mA Dauerstrom betrieben werden, aber Helligkeit und Effizienz variieren. Konsultieren Sie stets die Derating-Kurve, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen gearbeitet wird.

F: Wie interpretiere ich das Lichtstrom-Binning (F6, F7, F8)?
A: Dies ermöglicht Ihnen, die Helligkeitsklasse für Ihre Anwendung auszuwählen. Beispielsweise garantiert die Bestellung aus Bin F7, dass die LED unter Standardtestbedingungen bei 350mA zwischen 70 und 80 Lumen erzeugt. Dies gewährleistet Konsistenz in der Helligkeit Ihres Endprodukts.

F: Der Durchlassspannungs-Bin ist 2225. Was bedeutet das für mein Treiberdesign?
A: Es bedeutet, dass die V_FIhrer LEDs bei 350mA zwischen 2,25V und 2,50V liegen wird. Ihr Konstantstrom-Treiber muss in der Lage sein, den erforderlichen Strom bereitzustellen, während er eine Spannung liefert, die gleich oder höher ist als die maximale V_Fin der Kette (unter Berücksichtigung von Reihenschaltungen) plus etwaiger Spielraum für den Treiber selbst.

F: Ist ein Kühlkörper notwendig?
A: Während die LED selbst keinen angebrachten Kühlkörper hat, ist ein effektives Wärmemanagementunerlässlich. Die Wärme muss von den Lötpads über die Leiterplatte abgeführt werden. Für den Betrieb mit vollem Strom (350-500mA) oder bei hohen Umgebungstemperaturen wird dringend eine Leiterplatte mit signifikanter thermischer Kupferfläche (die als Kühlkörper wirkt) empfohlen, um langfristige Zuverlässigkeit zu erhalten und eine Degradation des Lichtstroms zu verhindern.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Design einer hochhellen Automotive-Bremsleuchte.
1. Anforderung: Ein Cluster von LEDs für eine Bremsleuchte muss spezifische fotometrische Intensitätsvorschriften erfüllen, Automotive-Temperaturzyklen (-40°C bis 85°C Umgebung) überstehen und eine Lebensdauer von über 10.000 Stunden haben.
2. Bauteilauswahl: Die 2820-UR3501H-AM wird aufgrund ihrer AEC-Q102-Qualifizierung, hohen Lichtstromausbeute (70lm typ.) und ihrer Fähigkeit, bei 125°C Sperrschichttemperatur zu arbeiten, ausgewählt.
3. Thermisches Design: Die Leiterplatte ist mit einer 2-Unzen-Kupferschicht auf der Ober- und Unterseite entworfen, verbunden durch mehrere thermische Durchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED. Eine thermische Simulation wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur bei kontinuierlich betätigter Bremse und maximaler Kabinentemperatur unter 110°C bleibt.
4. Elektrisches Design: Die LEDs sind in einer Serien-Parallel-Konfiguration angeordnet. Ein Abwärtswandler-Konstantstrom-LED-Treiber-IC wird ausgewählt, der den Eingangsspannungsbereich (9-16V) verarbeiten und einen stabilen 350mA-Ausgang liefern kann, wobei seine Spannungsfestigkeit die Summe der maximalen V_F(Bin 2527) für die Serienschaltung übersteigt.
5. Ergebnis: Die Endmontage besteht alle Automotive-Zuverlässigkeitstests (Temperaturzyklen, Feuchtigkeit, Vibration) und liefert während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs konsistentes, hellrotes Licht.

12. Funktionsprinzip

Dieses Bauteil ist eine Leuchtdiode (LED). Ihr Betrieb basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 2,0V für diese rote LED) übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in die aktive Region injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Rot um 614 nm, wird durch die Bandlückenenergie der in der aktiven Region des LED-Chips verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Das Licht wird dann durch die Epoxidharzlinse des Gehäuses extrahiert, die geformt ist, um den gewünschten 120-Grad-Abstrahlwinkel zu erreichen.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von LEDs für die Automotive-Beleuchtung folgt mehreren klaren Trends. Es gibt einen kontinuierlichen Drang zuhöherer Lichtausbeute(mehr Lumen pro Watt), um die elektrische Last zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern, was für Elektrofahrzeuge entscheidend ist.Verbesserte Farbkonstanz und -stabilitätüber Temperatur und Lebensdauer bleiben wichtig, insbesondere mit der Einführung kamerabasierter Fahrerassistenzsysteme (ADAS), die Signallichter zuverlässig erkennen müssen.Miniaturisierungsetzt sich fort und ermöglicht schlankere und stärker gestylte Leuchtendesigns. Darüber hinaus ist die Integration vonintelligenten Funktionen, wie adaptive Beleuchtung und Kommunikation über Licht (Li-Fi), ein aufstrebendes Gebiet, obwohl dies typischerweise komplexere verpackte Module und nicht diskrete LEDs wie die 2820 betrifft. Die 2820-Serie reiht sich in den Trend ein, robuste, leistungsstarke diskrete Komponenten bereitzustellen, die als zuverlässige Bausteine für diese fortschrittlichen Beleuchtungssysteme dienen.