2820-SR2001M-AM LED 데이터시트 - SMD 패키지 2.8x2.0mm - 슈퍼 레드 632nm - 27lm @ 200mA - 자동차 등급

1. 제품 개요

2820-SR2001M-AM 시리즈는 까다로운 자동차 조명 환경을 위해 특별히 설계된 고성능 표면 실장 LED 부품입니다. 이 소자는 컴팩트한 2820 풋프린트(2.8mm x 2.0mm)를 특징으로 하는 제품군의 일부로, 광 출력, 신뢰성 및 폼 팩터 간의 매력적인 균형을 제공합니다. 핵심 애플리케이션은 가혹한 조건에서 일관된 성능이 가장 중요한 자동차 조명입니다. 주요 장점으로는 AEC-Q102와 같은 엄격한 자동차 인증 표준 준수, 고신뢰성 솔더링 공정을 위한 견고한 구조, 작동 온도 범위에서 안정적인 광 출력을 보장하는 열 관리에 최적화된 설계가 포함됩니다.

1.1 핵심 특징 및 규격 준수

LED는 표준 SMD(표면 실장 소자) 형식으로 패키징되어 자동화된 조립 공정을 용이하게 합니다. 일반적인 주 파장 632 나노미터의 슈퍼 레드 스펙트럼을 방출합니다. 주요 성능 지표는 순방향 전류 200밀리암페어에서 일반적인 광속 27루멘입니다. 이 소자는 넓은 120도 시야각을 제공하여 광범위한 조명을 제공합니다. 정전기 방전에 대해 2kV(HBM) 등급의 내성을 갖도록 설계되었습니다. 이 부품은 MSL 2(습기 민감도 레벨 2) 등급으로, 리플로우 솔더링 전 보관 수명 및 취급 요구 사항을 나타냅니다. 무엇보다도, 자동차 애플리케이션에서 개별 광반도체에 대한 스트레스 테스트 인증인 AEC-Q102 Rev A 표준에 따라 인증되었습니다. 또한 황 테스트 기준 Class A1을 충족하여 부식성 황 함유 대기에 대한 저항성을 제공합니다. 이 제품은 RoHS(유해 물질 제한) 및 REACH 규정을 준수하며, 브롬 및 염소 함량이 지정된 한도(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) 미만인 무할로겐으로 제조됩니다.

2. 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공하여 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

주요 광학적 특성은광속(Iv)이며, 순방향 전류(IF) 200mA에서 일반적인 값은 27루멘입니다. 최소 및 최대 값은 동일 조건에서 각각 20 lm 및 33 lm으로 지정됩니다. 이 범위는 후술할 빈닝 구조와 직접적으로 연결됩니다.주 파장(λd)은 일반적으로 632 nm로, 슈퍼 레드 빛의 인지된 색상을 정의하며, 627 nm에서 639 nm까지의 범위를 가집니다.시야각(φ)은 120도로 지정되며, 이는 광도가 피크 광도의 절반이 되는 전체 각도입니다. 이 넓은 각도는 집중된 빔보다는 확산 또는 영역 조명이 필요한 애플리케이션에 유리합니다.

2.2 전기적 특성

The순방향 전압(VF)은 드라이버 설계에 중요한 파라미터입니다. 200mA에서 일반적인 VF는 2.3볼트이며, 범위는 2.00V에서 2.75V입니다. 이 변동은 일관된 시스템 성능을 위한 적절한 전압 빈닝을 필요로 합니다.순방향 전류(IF)의 권장 작동 범위는 25mA에서 250mA이며, 200mA는 대부분의 사양에 대한 테스트 조건입니다. 절대 최대 정격 250mA를 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다. 이 소자는역방향 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 즉, 역전압을 가하면 즉시 고장날 수 있으므로, 역바이어스 가능성이 있는 경우 회로 보호(병렬 배열의 직렬 다이오드 등)가 필수적입니다.

2.3 열 및 신뢰성 정격

열 관리는 LED 수명과 성능에 매우 중요합니다.열저항은 접합부에서 솔더 지점까지 두 값으로 제공됩니다: 실제 열저항(Rth JS 실제) 18 K/W(일반) 및 전기적 방법 유도 값(Rth JS 전기) 12 K/W(일반). 설계자는 보다 정확한 접합 온도 계산을 위해 실제 열저항을 사용해야 합니다.접합 온도(TJ)는 150°C를 초과해서는 안 됩니다.작동 온도(Topr)범위는 -40°C에서 +125°C로, 자동차 엔진룸 내부 및 외부 애플리케이션에 적합합니다.소비 전력(Pd)절대 최대치는 687.5 mW입니다. 이 소자는 매우 짧은 펄스(t <= 10 μs, 듀티 사이클 0.005) 동안서지 전류(IFM)1000 mA를 견딜 수 있으며, 이는 돌입 또는 과도 상태와 관련이 있습니다. 최대리플로우 솔더링 온도는 30초 동안 260°C로, 조립 중 피크 온도 프로파일을 정의합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 색상과 밝기의 일관성을 보장하기 위해 LED는 빈으로 분류됩니다. 2820-SR2001M-AM은 3차원 빈닝 시스템을 사용합니다.

3.1 광속 빈닝

광속은 세 개의 빈으로 분류됩니다: E8 (20-23 lm), E9 (23-27 lm), F1 (27-33 lm). 부품 번호의 "M"은 중간 밝기 수준을 나타내며, 일반적으로 중앙 빈(E9)에 해당합니다. 설계자는 8%의 측정 허용 오차를 고려하여 애플리케이션에 필요한 최소 광 출력을 기반으로 적절한 빈을 선택해야 합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 전류 매칭, 특히 LED가 병렬로 연결될 때 도움이 되도록 빈닝됩니다. 빈은 다음과 같습니다: 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V), 2527 (2.50-2.75V). 병렬 구성에서 동일한 전압 빈의 LED를 사용하면 보다 균일한 전류 분배와 밝기를 보장하는 데 도움이 됩니다.

3.3 주 파장 빈닝

색상 일관성은 주 파장 빈을 통해 관리되며, 3nm 단계로 그룹화됩니다: 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm), 3639 (636-639 nm). 일반적인 632 nm 값은 3033 또는 3336 빈 내에 속합니다. 정밀한 색상 매칭이 중요한 애플리케이션의 경우, 좁은 파장 빈을 지정하는 것이 필요합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 소자의 동작을 보여주는 여러 그래프를 제공하며, 이는 견고한 시스템 설계에 필수적입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

이 그래프는 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 일반적인 작동점인 200mA에서 전압은 약 2.3V입니다. 이 곡선은 간단한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하든 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 기울기는 LED의 동적 저항을 나타냅니다.

4.2 상대 광속 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 어느 지점까지 전류와 함께 초선형적으로 증가함을 보여줍니다. 더 높은 전류로 구동하면 더 많은 빛을 얻을 수 있지만, 더 많은 열을 발생시켜 효율과 수명을 감소시킬 수 있습니다. 200mA 테스트 포인트는 이 소자에 대해 출력과 신뢰성 사이의 좋은 균형점입니다.

4.3 온도 의존성 그래프

세 가지 주요 그래프는 접합 온도에 따른 성능 변화를 보여줍니다:상대 순방향 전압 대 접합 온도는 VF가 온도 증가에 따라 선형적으로 감소함을 보여줍니다(약 -2 mV/°C). 이는 대략적인 온도 감지에 사용될 수 있습니다.상대 광속 대 접합 온도는 모든 LED의 특성인 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다. 안정적인 밝기를 유지하려면 효과적인 방열이 필요합니다.상대 파장 이동 대 접합 온도는 주 파장이 온도에 따라 약간 이동함을 나타냅니다(일반적으로 레드 LED의 경우 0.1 nm/°C). 대부분의 애플리케이션에서는 무시할 수 있지만, 색상이 중요한 용도에는 관련될 수 있습니다.

4.4 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 신뢰성에 있어 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 솔더 패드 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 보여줍니다. 패드 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 전류는 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 최대 솔더 패드 온도 125°C에서 허용 가능한 최대 전류는 250mA(절대 최대 정격)입니다. 긴 수명을 보장하려면 이 디레이팅 라인보다 상당히 낮게 작동하는 것이 권장됩니다. 이 곡선은 또한 최소 작동 전류 25mA를 지정합니다.

4.5 허용 펄스 처리 능력

이 그래프는 주어진 펄스 폭(tp)과 듀티 사이클(D)에 대해 허용 가능한 최대 비반복 또는 반복 펄스 전류를 정의합니다. 설계자가 짧은 고전류 펄스를 처리하는 LED의 능력을 이해할 수 있게 하며, PWM 디밍 또는 과도 상태에 유용합니다. 곡선은 매우 짧은 펄스(예: 10 μs)의 경우 전류가 DC 최대 정격을 크게 초과할 수 있음을 보여줍니다.

4.6 스펙트럼 분포 및 방사 패턴

상대 스펙트럼 분포 그래프는 고효율 레드 LED의 특징인 632 nm 주변의 좁은 피크를 보여줍니다. 일반적인 방사 패턴 다이어그램(제공된 발췌문에는 완전히 상세히 설명되지 않았지만 참조됨)은 빛의 공간 분포를 보여주며, 람베르트 또는 유사한 패턴으로 120° 시야각을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 기계적 치수

LED는 표준 2820 패키지 아웃라인을 사용합니다. 치수는 상세 도면(섹션 3에 의해 암시됨)에 제공됩니다. 주요 특징으로는 전체 길이와 너비(2.8mm x 2.0mm), 렌즈 형상, 캐소드 및 애노드 단자의 위치가 포함됩니다. 캐소드는 일반적으로 노치, 잘린 모서리 또는 패키지의 점과 같은 시각적 표시자로 표시됩니다. 중요하지 않은 치수에 대한 허용 오차는 ±0.1mm입니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

섹션 4는 PCB를 위한 랜드 패턴 설계를 제공합니다. 이 권장 풋프린트를 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 솔더링, 적절한 열 전달 및 리플로우 중 툼스토닝 방지에 매우 중요합니다. 설계에는 두 전기 단자용 패드와 중앙 열 패드가 포함됩니다. 열 패드는 LED 접합부에서 PCB 구리판으로 열을 전도하는 데 필수적이며, 이 구리판은 방열판 역할을 합니다. 치수는 올바른 솔더 필렛 형성 및 부품 정렬을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 소자는 표준 적외선 또는 대류 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 지정된 최대 조건은 30초 동안 피크 온도 260°C입니다. 열 충격을 피하고 적절한 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 프리히트, 소크, 리플로우 및 냉각 단계를 신중하게 제어한 일반적인 무연 프로파일을 사용해야 합니다. MSL 2 등급은 부품이 리플로우를 거치기 전에 지정된 플로어 라이프(일반적으로 <10% RH 및 <30°C에서 저장 시 1년)보다 더 오래 주변 공기에 노출된 경우 베이킹해야 함을 의미합니다.

6.2 사용 시 주의사항

일반적인 취급 주의사항이 적용됩니다: 렌즈에 기계적 스트레스를 피하고, 적절한 ESD 제어(2kV 등급에도 불구하고)를 사용하여 정전기 방전으로부터 보호하며, MSL 등급에 따라 건조하고 통제된 조건에서 보관하십시오. 솔더링 중에는 열 패드가 PCB 패드와 좋은 접촉을 이루어 열 방출을 극대화하도록 하십시오.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 부품 번호 해독

부품 번호2820-SR2001M-AM은 다음과 같이 구성됩니다:2820: 제품군 및 패키지 크기 (2.8mm x 2.0mm).SR: 슈퍼 레드 색상 코드.200: 테스트 전류 (밀리암페어 단위, 200mA).1: 리드 프레임 유형 (1 = 도금).M: 밝기 수준 (M = 중간, 특정 광속 빈에 해당).AM: 자동차 애플리케이션 및 인증 지정.

7.2 색상 코드 참조

데이터시트에는 색상 기호를 설명에 매핑하는 포괄적인 표가 포함되어 있습니다(예: SR=슈퍼 레드, UR=레드, UG=그린, UB=블루, C=쿨 화이트, WW=웜 화이트, PA=형광체 변환 앰버). 이를 통해 동일한 2820 패키지 제품군의 다른 변형을 식별할 수 있습니다.

7.3 패키징 정보

LED는 자동화된 픽 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 조립 기계의 피더를 올바르게 구성하기 위해 표준 릴 수량(예: 릴당 2000 또는 4000개) 및 테이프 치수가 제공됩니다.

8. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

주요 애플리케이션은자동차 조명입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:외부 신호등: 센터 하이마운트 스톱 라이트(CHMSL), 후방 콤비네이션 램프(정지/꼬리/방향지시등), 사이드 마커 램프.실내 조명: 계기판 백라이트, 스위치 조명, 앰비언트 라이트.첨단 운전자 보조 시스템(ADAS): 특정 파장이 필요한 센서 조명. AEC-Q102 인증, 넓은 온도 범위 및 황 내성으로 인해 이러한 가혹한 환경에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

열 관리: 가장 중요한 측면입니다. 열저항(Rth JS 실제 = 18 K/W)을 사용하여 PCB 온도 이상의 접합 온도 상승을 계산하십시오. 솔더 패드 온도를 낮게 유지하기 위해 PCB에 충분한 구리 면적(열 패드)을 확보하고, 내부 층 또는 뒷면 평면으로의 열 비아를 사용하는 것을 고려하십시오. 디레이팅 곡선을 참조하십시오.전류 구동: 특히 온도 변화에 걸쳐 안정적인 광 출력을 위해 정전류 드라이버를 사용하십시오. 직렬 저항을 사용하는 경우 순방향 전압 빈 분포 및 공급 전압 허용 오차를 고려하십시오.광학: 120° 시야각은 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 2차 광학(렌즈, 도광판)을 필요로 할 수 있습니다.ESD 보호: 취급 및 조립 중 표준 ESD 예방 조치를 구현하십시오. 회로에서 LED가 긴 전선 또는 노이즈가 많은 자동차 버스에 연결된 경우 과도 전압 억제를 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에 직접적인 경쟁사 비교는 없지만, 이 시리즈의 주요 차별화 요소는 다음과 같이 추론할 수 있습니다:자동차 인증: AEC-Q102 준수는 상용 등급 LED와의 중요한 차별화 요소로, 온도 사이클링, 습도, 고온 작동 수명 등에 대한 엄격한 스트레스 테스트를 포함합니다.황 내성: Class A1 황 테스트 기준은 대기 중 황이 은 기반 부품을 부식시킬 수 있는 자동차 및 산업 애플리케이션에 매우 중요합니다.무할로겐: 많은 OEM이 요구하는 환경 및 안전 표준을 충족합니다.열 성능: 지정된 열저항 값은 최대 전력 정격만 제공하는 부품에 비해 보다 정확한 열 모델링을 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 실제로 기대할 수 있는 밝기는 얼마입니까?

A: 일반적인 값은 200mA에서 27 lm입니다. 그러나 시스템 성능을 보장하기 위해 수용할 의사가 있는 최소 빈(예: E8 빈의 경우 20 lm)을 기반으로 설계해야 합니다. 특정 빈 가용성은 공급업체에 문의하십시오.

Q: 이 LED를 PWM으로 구동하여 디밍할 수 있습니까?

A: 예, LED는 PWM 디밍에 이상적입니다. 선택한 주파수와 듀티 사이클에 대해 "켜짐" 펄스 동안 피크 전류가 "허용 펄스 처리 능력" 그래프의 정격을 초과하지 않도록 하십시오. 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 100Hz 이상의 주파수를 권장합니다.

Q: 필요한 방열판을 어떻게 계산합니까?

A: 1) 작동 전류(예: 200mA) 및 해당 VF(예: 2.3V)를 결정합니다. 전력 = 0.2A * 2.3V = 0.46W. 2) 솔더 패드에서 예상되는 PCB 온도(Ts)를 추정하거나 측정합니다. 3) Rth JS 실제(18 K/W) 사용: ΔT_접합 = 전력 * Rth = 0.46W * 18 K/W ≈ 8.3K. 4) 접합 온도 Tj = Ts + ΔT_접합. Tj < 150°C 및 긴 수명을 위해 바람직하게는 < 100°C를 보장하십시오. 디레이팅 곡선을 사용하여 추정된 Ts에서 전류가 안전한지 확인하십시오.

Q: 전류 제한 저항만으로 충분합니까?

A: 안정적인 공급 전압(Vcc)을 가진 간단하고 비중요한 애플리케이션의 경우 저항을 사용할 수 있습니다: R = (Vcc - VF_led) / I_F. 낮은 VF LED를 받을 경우 전류가 한도를 초과하지 않도록 최대 빈(2.75V)에서 VF를 선택하십시오. 이 방법은 비효율적이며 밝기는 Vcc 및 LED VF에 따라 변합니다. 자동차 애플리케이션에는 정전류 드라이버를 권장합니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: CHMSL(센터 하이마운트 스톱 라이트) 설계

설계자는 CHMSL에 15개의 LED가 필요합니다. 요구사항: 주간 가시성을 위한 고휘도, 일관된 색상, -40°C ~ +85°C 주변 온도에서의 신뢰할 수 있는 작동.

설계 단계:1)전기적: 동일한 전류를 보장하기 위해 직렬 구성(15개 LED 모두 하나의 스트링)을 선택합니다. 약 35V(15 * 2.3V)를 200mA로 제공하는 부스트 정전류 드라이버가 선택됩니다. 2)광학적: 색상 및 밝기 균일성을 보장하기 위해 좁은 주 파장 빈(예: 3033 또는 3336) 및 최소 광속 빈(가장 높은 출력을 위한 F1)을 지정합니다. 3)열적: PCB는 각 LED의 열 패드 아래에 큰 구리 채움을 전용으로 하는 2층 보드이며, 두꺼운 트레이스로 연결됩니다. 열 비아는 하층 구리 평면에 연결됩니다. 최대 주변 온도에서 솔더 패드 온도가 80°C 이하로 유지되어 접합 온도가 한도 내에 잘 머물도록 열 시뮬레이션을 실행합니다. 4)레이아웃: 권장 솔더 패드 레이아웃이 사용됩니다. ESD 보호 다이오드는 입력 전원 라인에 배치됩니다.

12. 작동 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 소자입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 n형 영역의 전자가 활성층에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. 이 슈퍼 레드 LED의 경우, 632 nm 파장을 달성하기 위해 일반적으로 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)와 같은 재료가 사용됩니다. SMD 패키지는 작은 반도체 칩을 캡슐화하고, 기계적 보호를 제공하며, 광 출력을 형성하는 기본 렌즈를 수용하고, 리드 프레임을 통해 열 및 전기적 연결 경로를 제공합니다.

13. 기술 동향 및 맥락

2820 패키지는 업계에서 성숙하고 널리 채택된 폼 팩터를 나타내며, 광 출력, 열 성능 및 보드 공간 사이의 좋은 절충안을 제공합니다. 자동차 LED 조명의 동향은 다음과 같습니다:효율 증가: 지속적인 개발은 와트당 더 높은 루멘(효율)을 목표로 하여 전기 부하 및 열 문제를 줄입니다.소형화스마트 조명: 제어 전자 장치 또는 다중 색상 칩(RGB)을 패키지에 통합하는 것이 증가하고 있습니다.더 높은 신뢰성 표준: AEC-Q102와 같은 자동차 표준은 계속 발전하여 더 극한 조건에서 더 긴 수명 예측과 견고성을 추구합니다. 이 특정 부품은 명확한 자동차 초점과 황 내성으로 현대 차량의 점점 더 가혹하고 긴 수명 요구 사항을 견딜 수 있는 부품에 대한 업계의 수요와 일치합니다.