Dokumen Teknikal LED Super Merah 2820-SR3501H-AM - Saiz 2.8x2.0mm - Voltan 2.45V - Kuasa 0.86W

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 2820-SR3501H-AM ialah LED Super Merah permukaan-pasang berkecemerlangan tinggi yang direka khas untuk aplikasi pencahayaan automotif yang mencabar. Komponen ini adalah sebahagian daripada keluarga produk yang direka untuk memenuhi piawaian kebolehpercayaan dan prestasi gred automotif yang ketat. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan sumber cahaya merah yang boleh dipercayai, cekap dan kuat untuk pelbagai fungsi isyarat dan pencahayaan dalam kenderaan.

Kelebihan teras LED ini termasuk kelayakannya mengikut piawaian AEC-Q102, memastikan ketahanan untuk persekitaran automotif, dan keluaran fluks bercahaya tinggi sebanyak 45 lumen tipikal pada arus pemicu standard. Peranti ini mempunyai sudut pandangan lebar 120 darjah, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan taburan cahaya sudut lebar. Ia mematuhi arahan RoHS, REACH dan bebas halogen, mencerminkan peraturan alam sekitar dan keselamatan moden.

Pasaran sasaran adalah eksklusif untuk pencahayaan automotif, termasuk tetapi tidak terhad kepada pencahayaan ambien dalaman, lampu berhenti tinggi tengah (CHMSL), lampu gabungan belakang, dan fungsi isyarat lain di mana warna merah yang berbeza dan kebolehpercayaan tinggi adalah paling penting.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi fotometrik berpusat pada fluks bercahaya tipikal (Φ_v) sebanyak 45 lumen apabila didorong pada 350 mA. Pengukuran ini mempunyai toleransi ±8% dan diambil dengan pad termal stabil pada 25°C. Panjang gelombang dominan (λ_d) adalah tipikal 632 nm, menentukan titik warna Super Merahnya, dengan julat yang ditetapkan dari 627 nm hingga 639 nm dan toleransi pengukuran ±1 nm. Taburan cahaya ruang dicirikan oleh sudut pandangan lebar (2φ) 120 darjah, dengan toleransi ±5 darjah. Pancaran lebar ini adalah ideal untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan yang baik dari pelbagai sudut.

2.2 Ciri Elektrik

Voltan ke hadapan (V_F) adalah parameter elektrik utama, tipikal 2.45 V pada 350 mA, dengan julat dari 2.00 V hingga 2.75 V dan toleransi pengukuran ±0.05 V. Peranti ini dinilai untuk arus ke hadapan berterusan (I_F) sehingga 500 mA, dengan maksimum mutlak 1500 mA untuk keadaan lonjakan (lebar denyut ≤10 μs, kitar tugas 0.005). Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa LED initidak direka untuk operasi songsang; menggunakan voltan songsang boleh menyebabkan kerosakan serta-merta.

2.3 Ciri Termal

Pengurusan termal adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED. Rintangan termal sambungan-ke-titik pateri (R_thJS) ditentukan melalui dua kaedah: pengukuran sebenar menghasilkan 12.8 K/W tipikal (maks 16.2 K/W) dan pengukuran elektrik menghasilkan 10 K/W tipikal (maks 13 K/W). Suhu sambungan maksimum yang dibenarkan (T_J) ialah 150°C. Peranti boleh beroperasi dan disimpan dalam julat suhu ambien -40°C hingga +125°C. Penyingkiran haba yang betul adalah penting untuk mengekalkan suhu sambungan dalam had selamat, terutamanya apabila beroperasi pada arus yang lebih tinggi.

2.4 Kebolehpercayaan dan Penarafan Persekitaran

LED ini memenuhi beberapa penanda aras kebolehpercayaan utama. Ia mempunyai penarafan kepekaan ESD 2 kV (Model Badan Manusia, HBM), yang merupakan standard untuk komponen automotif. Ia layak mengikut AEC-Q102 Semakan A, piawaian global untuk semikonduktor optoelektronik diskret dalam aplikasi automotif. Tambahan pula, ia memenuhi Kriteria Ujian Sulfur Kelas A1, menunjukkan rintangan kepada persekitaran sulfur yang menghakis. Komponen ini juga mematuhi RoHS, REACH, dan bebas halogen (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Tahap Kepekaan Kelembapannya (MSL) ialah 2.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin. 2820-SR3501H-AM menggunakan tiga kriteria binning bebas.

3.1 Binning Fluks Bercahaya

LED dikumpulkan berdasarkan keluaran cahaya mereka pada 350 mA. Bin standard untuk siri ini ialah F3, dengan julat fluks bercahaya 39 lm (min) hingga 45 lm (maks). Bin lain yang tersedia termasuk F4 (45-52 lm) dan F5 (52-60 lm). Ini membolehkan pereka memilih tahap kecerahan yang sesuai untuk aplikasi mereka.

3.2 Binning Voltan Ke Hadapan

Voltan ke hadapan dibin untuk membantu dalam reka bentuk litar dan padanan bekalan kuasa. Bin termasuk 2022 (2.00-2.25 V), 2225 (2.25-2.50 V), dan 2527 (2.50-2.75 V). Mengetahui bin V_F membantu meramalkan penggunaan kuasa dan beban termal dengan lebih tepat.

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan

Warna (panjang gelombang dominan) dikawal ketat melalui binning. Kumpulan ditakrifkan sebagai 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm), dan 3639 (636-639 nm). Ini memastikan perubahan warna minimum antara LED individu dalam tatasusunan, yang kritikal untuk aplikasi estetik dan isyarat.

4. Analisis Keluk Prestasi

4.1 Keluk IV dan Fluks Bercahaya Relatif

Graf Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan menunjukkan hubungan eksponen ciri. Pada 350 mA, V_F tipikal ialah 2.45V. Keluk Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Ke Hadapan menunjukkan bahawa keluaran cahaya adalah sub-linear pada arus yang lebih rendah dan menjadi lebih linear apabila arus meningkat, mendatangi dataran berhampiran arus maksimum yang dinilai. Ini menekankan kepentingan mendorong LED pada atau berhampiran arus yang disyorkan untuk kecekapan optimum.

4.2 Kebergantungan Suhu

Graf prestasi jelas menunjukkan kesan suhu. Keluk Voltan Ke Hadapan Relatif vs. Suhu Sambungan mempunyai cerun negatif, bermaksud V_F berkurangan apabila suhu meningkat (biasanya -2 mV/°C untuk LED merah). Ini boleh digunakan untuk pemantauan suhu sambungan. Keluk Fluks Bercahaya Relatif vs. Suhu Sambungan menunjukkan keluaran cahaya berkurangan dengan ketara apabila suhu meningkat, fenomena yang dikenali sebagai droop termal. Keluk Panjang Gelombang Relatif vs. Suhu Sambungan menunjukkan anjakan sedikit dalam panjang gelombang dominan (biasanya 0.03-0.05 nm/°C untuk LED merah AlInGaP) dengan suhu, yang secara amnya adalah minimum untuk sistem bahan ini.

4.3 Penurunan Arus Ke Hadapan dan Pengendalian Denyut

Keluk Penurunan Arus Ke Hadapan adalah kritikal untuk reka bentuk termal. Ia menunjukkan arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu pad pateri (T_S). Pada T_S operasi maksimum 125°C, I_F maksimum ialah 500 mA. Arus mesti dikurangkan pada suhu pad yang lebih tinggi untuk mengelakkan melebihi had sambungan 150°C. Graf Keupayaan Pengendalian Denyut yang Dibenarkan memberikan panduan untuk operasi berdenyut, menunjukkan arus denyut puncak (I_FP) yang dibenarkan untuk lebar denyut tertentu (t_p) dan kitar tugas (D), dengan titik pateri pada 25°C.

4.4 Taburan Spektrum

Graf Taburan Spektrum Relatif mengesahkan sifat monokromatik LED Super Merah ini. Pancaran tertumpu dalam jalur sempit berpusat sekitar 632 nm, dengan hampir tiada pancaran di kawasan biru atau hijau. Ini menghasilkan warna merah yang sangat tepu, sesuai untuk fungsi isyarat automotif di mana ketulenan warna dikawal selia.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal

LED menggunakan pakej peranti permukaan-pasang (SMD) 2820. Nama itu menunjukkan dimensi anggaran: panjang 2.8 mm dan lebar 2.0 mm. Lukisan mekanikal tepat memberikan dimensi terperinci, termasuk ketinggian keseluruhan, geometri kanta, dan penempatan bingkai plumbum. Toleransi biasanya ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini direka untuk keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik.

5.2 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan

Corak tanah (footprint) khusus disediakan untuk reka bentuk PCB. Corak ini dioptimumkan untuk pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa pateri reflow dan untuk pemindahan haba yang berkesan dari pad termal LED ke PCB. Mematuhi susun atur yang disyorkan ini adalah penting untuk kestabilan mekanikal, prestasi elektrik, dan yang paling penting, pengurusan termal. Reka bentuk pad termasuk via termal terdedah atau tuangan kuprum untuk bertindak sebagai penyingkiran haba.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Lukisan mekanikal datasheet menunjukkan terminal anod dan katod. Biasanya, pakej mungkin mempunyai tanda seperti takuk, titik, atau sudut serong untuk mengenal pasti katod. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan, kerana sambungan songsang akan menghalang operasi dan berkemungkinan merosakkan peranti.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Reflow

Profil pateri reflow terperinci disediakan untuk memastikan lampiran yang boleh dipercayai tanpa merosakkan LED. Profil menentukan parameter utama: cerun pemanasan awal, masa rendaman dan suhu, masa di atas likuidus (TAL), suhu puncak, dan kadar penyejukan. Suhu pateri maksimum mutlak ialah 260°C selama 30 saat. Mengikuti profil ini adalah kritikal untuk mengelakkan kejutan termal, delaminasi, atau kecacatan sendi pateri.

6.2 Langkah Berjaga-jaga untuk Penggunaan

Langkah berjaga-jaga umum termasuk: mengelakkan tekanan mekanikal pada kanta, mencegah pencemaran permukaan optik, menggunakan prosedur pengendalian ESD yang sesuai (kerana ia dinilai untuk 2kV HBM), dan memastikan peranti disimpan dalam persekitaran kering mengikut penarafan MSL 2 sebelum digunakan. LED tidak boleh beroperasi di bawah 50 mA seperti yang ditunjukkan pada keluk penurunan.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Komponen harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal dengan desikan pada suhu antara -40°C dan +125°C, dalam persekitaran tidak menghakis. Sebaik sahaja beg dibuka, komponen yang dinilai MSL 2 mesti dipasang dalam tempoh masa tertentu (biasanya 1 tahun pada<30°C/60% RH) atau dibakar semula mengikut arahan pengeluar untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan pada pita dan gegelung, yang merupakan standard untuk pemasangan SMD automatik. Maklumat pembungkusan memperincikan dimensi gegelung, lebar pita, jarak poket, dan orientasi komponen. Ini memastikan keserasian dengan sistem feeder standard pada barisan pemasangan.

7.2 Sistem Penomboran Bahagian

Nombor bahagian 2820-SR3501H-AM diterjemahkan seperti berikut:

• 2820: Keluarga produk dan saiz pakej (2.8mm x 2.0mm).
• SR: Warna (Super Merah).
• 350: Arus ujian dalam miliamps (350 mA).
• 1: Jenis bingkai plumbum (1 = Bersadur emas).
• H: Tahap kecerahan (H = Tinggi).
• AM: Menetapkan gred aplikasi Automotif.

Konvensyen penamaan ini membolehkan pengenalpastian tepat atribut utama komponen.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

Aplikasi utama adalah pencahayaan automotif. Kegunaan khusus termasuk:

• Isyarat Luaran: Lampu belakang, lampu brek, lampu berhenti tinggi tengah (CHMSL), lampu isyarat pusing.
• Pencahayaan Dalaman: Lampu latar papan pemuka, pencahayaan suis, pencahayaan ambien, penunjuk amaran.

Kelayakan AEC-Q102 dan rintangan sulfurnya menjadikannya sesuai untuk lokasi di bawah hud atau luaran yang keras di mana suhu melampau, kelembapan, dan pendedahan kimia menjadi kebimbangan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Litar Pemandu: Pemandu arus malar sangat disyorkan berbanding sumber voltan malar untuk memastikan keluaran cahaya stabil dan mencegah pelarian termal. Pemandu harus direka untuk menampung julat bin V_F.

Pengurusan Termaladalah aspek paling kritikal dalam reka bentuk. PCB mesti menyediakan laluan termal yang mencukupi dari pad pateri LED ke penyingkiran haba atau satah tanah papan. Gunakan rintangan termal yang disediakan (R_thJS) dan keluk penurunan untuk mengira reka bentuk termal yang diperlukan untuk mengekalkan T_J di bawah 150°C dalam keadaan paling teruk.

Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 120 darjah mungkin memerlukan optik sekunder (kanta, pandu cahaya) untuk membentuk pancaran untuk aplikasi khusus seperti mencipta penampilan bercahaya seragam atau isyarat fokus.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED merah gred komersial standard, siri 2820-SR3501H-AM menawarkan kelebihan berbeza untuk penggunaan automotif:

• Kebolehpercayaan: Kelayakan AEC-Q102 melibatkan ujian tekanan yang ketat (hayat operasi suhu tinggi, kitaran suhu, rintangan kelembapan, dll.) jauh melebihi spesifikasi komersial.
• Julat Suhu Lanjutan: Operasi dari -40°C hingga +125°C adalah penting untuk persekitaran automotif, manakala LED komersial biasanya berhenti pada +85°C.
• Binning Warna dan Fluks: Binning yang lebih ketat memastikan konsistensi dalam penampilan dan prestasi merentasi semua unit dalam pemasangan pencahayaan kenderaan.
• Rintangan Sulfur: Pematuhan ujian sulfur Kelas A1 melindungi daripada kakisan dari gas yang mengandungi sulfur yang terdapat dalam beberapa persekitaran automotif (contohnya, dari tayar atau sesetengah penutup).
• Kebolehkesanan: Komponen gred automotif biasanya mempunyai keperluan kebolehkesanan yang lebih ketat sepanjang rantaian bekalan.

Pembeza utamanya adalah ketahanan yang diperakui ini untuk ekosistem automotif.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya mendorong LED ini terus dari bateri automotif 12V?

J: Tidak. LED memerlukan pemandu arus malar. Menyambungkannya terus ke 12V akan menyebabkan arus berlebihan yang membawa bencana dan kegagalan serta-merta. Litar pemandu (linear atau pensuisan) yang mengawal selia arus kepada 350 mA (atau tahap lain yang dikehendaki dalam spesifikasi) adalah wajib.

S: Apakah tujuan bingkai plumbum bersadur emas (Jenis "1")?

J: Saduran emas memberikan rintangan kakisan yang unggul dan kebolehpaterian yang sangat baik dari masa ke masa, yang penting untuk kebolehpercayaan jangka panjang dalam persekitaran automotif yang keras. Ia juga memastikan sambungan elektrik yang stabil dan rintangan rendah.

S: Bagaimanakah saya mentafsir dua nilai rintangan termal yang berbeza (Nyata vs. Elektrik)?

J: Nilai "Nyata" (12.8 K/W) diukur secara langsung menggunakan kaedah ujian termal. Nilai "Elektrik" (10 K/W) diperoleh daripada ciri voltan ke hadapan sensitif suhu. Untuk reka bentuk termal konservatif, adalah dinasihatkan untuk menggunakan nilai "Nyata" yang lebih tinggi atau nilai maksimum yang ditentukan (16.2 K/W) dalam pengiraan.

S: Adakah penyingkiran haba sentiasa diperlukan?

J: Ia bergantung pada arus pemicu, suhu ambien, dan reka bentuk PCB. Pada arus penuh 500 mA dan/atau dalam suhu ambien yang tinggi, laluan termal yang berkesan (melalui PCB ke penyingkiran haba atau kawasan kuprum besar) adalah mutlak diperlukan untuk kekal dalam had suhu sambungan. Pada arus yang lebih rendah dan dalam persekitaran sejuk, PCB itu sendiri mungkin mencukupi.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka bentuk tatasusunan lampu brek tinggi (CHMSL).

Seorang pereka perlu mencipta CHMSL menggunakan 10 LED. Matlamatnya adalah kecerahan dan warna seragam, beroperasi dari sistem 12V kenderaan, dengan suhu titik pateri maksimum 100°C.

Langkah-langkah:

1. Reka Bentuk Elektrik: Pilih pemandu arus malar yang mampu membekalkan ~3.5A jumlah (10 x 350mA). Voltan keluaran pemandu mestilah lebih tinggi daripada jumlah V_F maksimum rentetan siri. Untuk 10 LED dalam siri dengan V_F(maks)=2.75V, pemandu memerlukan >27.5V keluaran. Sebagai alternatif, gunakan rentetan selari dengan perintang ballast atau pemandu individu.
2. Reka Bentuk Termal: Menggunakan keluk penurunan, pada T_S=100°C, I_F berterusan maksimum ialah ~520 mA, jadi 350 mA adalah selamat. Kira impedans termal yang diperlukan dari sambungan ke ambien: ΔT = T_J(maks)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Kuasa per LED P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W. Diperlukan R_thJA≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 K/W. Memandangkan R_thJS ialah ~12.8 K/W, PCB dan persekitaran mesti menyediakan R_thSA≤ 45.5 K/W.
3. Optik/Mekanikal: Letakkan LED pada PCB mengikut susun atur pad yang disyorkan. Reka bentuk pandu cahaya atau penyebar untuk menggabungkan cahaya dari 10 sumber diskret menjadi satu baris cahaya seragam seperti yang diperlukan oleh peraturan.
4. Binning: Tentukan bin yang ketat untuk fluks bercahaya (contohnya, F3 atau F4) dan panjang gelombang dominan (contohnya, 3033) untuk memastikan semua 10 LED sepadan rapat.

12. Prinsip Operasi

2820-SR3501H-AM adalah berdasarkan sistem bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP). Apabila voltan ke hadapan melebihi tenaga jurang jalur bahan digunakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke kawasan aktif. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi spesifik lapisan AlInGaP direka untuk menghasilkan foton dengan panjang gelombang berpusat sekitar 632 nm, yang dilihat oleh mata manusia sebagai warna merah tepu. Kanta epoksi merangkumi cip semikonduktor, memberikan perlindungan persekitaran, dan membentuk cahaya yang dipancarkan ke dalam sudut pandangan 120 darjah.

13. Trend Teknologi

Trend dalam pencahayaan LED automotif, termasuk untuk fungsi isyarat merah, adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt), peningkatan ketumpatan kuasa (pakej lebih kecil dengan keluaran cahaya lebih tinggi), dan kebolehpercayaan yang dipertingkatkan. Terdapat juga pergerakan ke arah pemandu LED pintar bersepadu dengan keupayaan diagnostik dan komunikasi (contohnya, melalui bas LIN atau CAN). Tambahan pula, desakan untuk modul pencahayaan yang standard, boleh skala mempengaruhi reka bentuk pakej dan optik. Pakej 2820 mewakili platform yang matang dan boleh dipercayai, manakala reka bentuk baharu mungkin memberi tumpuan kepada pakej skala cip (CSP) atau modul pelbagai cip bersepadu untuk fleksibiliti dan prestasi reka bentuk yang lebih besar.