Dokumen Teknikal LED 2820-C03501H-AM Series - Dimensi 2.8x2.0mm - Voltan 3.25V - Kuasa 1.14W - Putih

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 2820-C03501H-AM ialah LED peranti permukaan-pasang (SMD) kecerahan tinggi yang direka terutamanya untuk aplikasi pencahayaan automotif yang mencabar. Ia dibina dalam pakej padat 2820 (tapak kaki 2.8mm x 2.0mm) dan memancarkan cahaya putih sejuk. Ciri utama siri ini ialah pematuhannya terhadap piawaian AEC-Q102 Rev A, iaitu kelayakan ujian tekanan untuk semikonduktor optoelektronik diskret dalam aplikasi automotif. Ini memastikan kebolehpercayaan di bawah keadaan persekitaran automotif yang keras. Kelayakan tambahan termasuk ketahanan sulfur (Kelas A1), pematuhan kepada RoHS, REACH, dan keperluan bebas halogen, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk moden yang mesra alam.

1.1 Kelebihan Teras

• Kebolehpercayaan Gred Automotif:Kelayakan AEC-Q102 memastikan prestasi di bawah suhu melampau, kelembapan, dan tekanan mekanikal.
• Output Bercahaya Tinggi:Memberikan fluks bercahaya tipikal 110 lumen pada arus pacuan 350 mA, menyediakan kecerahan yang sangat baik untuk saiznya.
• Sudut Pandangan Luas:Sudut pandangan 120 darjah menawarkan pencahayaan yang luas dan seragam.
• Pembinaan Teguh:Mempunyai perlindungan ESD 8 kV (HBM) dan Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2, meningkatkan keteguhan pengendalian dan pemasangan.
• Pematuhan Alam Sekitar:Memenuhi arahan RoHS, REACH, dan bebas halogen, menyokong inisiatif pembuatan hijau.

1.2 Pasaran Sasaran

Aplikasi utama untuk siri LED ini ialahpencahayaan automotif. Ini termasuk pencahayaan dalaman (lampu kubah, lampu baca, pencahayaan ambien), pencahayaan isyarat luaran (lampu penanda sisi, lampu gabungan belakang di mana kecerahan tinggi diperlukan dalam pakej kecil), dan berpotensi fungsi pencahayaan lain dalam kenderaan yang memerlukan sumber cahaya putih yang terang dan boleh dipercayai.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Elektrik

Parameter operasi utama ditakrifkan pada arus hadapan tipikal (I_F) 350 mA dan suhu pad terma 25°C.

• Fluks Bercahaya (I_V):100 lm (Min), 110 lm (Tip), 130 lm (Maks). Toleransi pengukuran ialah ±8%.
• Voltan Hadapan (V_F):3.00 V (Min), 3.25 V (Tip), 3.75 V (Maks) pada 350 mA. Toleransi pengukuran ialah ±0.05V.
• Sudut Pandangan (φ):120 darjah (Tipikal).
• Koordinat Kromatisiti (CIE):x = 0.3227 (Tip), y = 0.3351 (Tip). Toleransi untuk kedua-dua x dan y ialah ±0.005, meletakkannya dalam kawasan putih sejuk.
• Arus Hadapan (I_F):Julat operasi dari 50 mA hingga 500 mA.

2.2 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma yang berkesan adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED.

• Rintangan Terma (R_{th JS}):Dua nilai disediakan: rintangan terma sebenar (sambungan ke titik pateri) 20 K/W (Tip) hingga 22 K/W (Maks), dan rintangan terma elektrik 16 K/W (Maks). Rintangan terma sebenar ialah parameter utama untuk mengira suhu sambungan dalam reka bentuk terma.
• Suhu Sambungan (T_J):Suhu sambungan maksimum yang dibenarkan ialah 150°C.

3. Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (P_d):1750 mW
• Arus Hadapan (I_F):500 mA (Berterusan), 1000 mA (Lonjakan, t<=10 μs, kitar tugas 0.5%)
• Voltan Songsang (V_R):Tidak direka untuk operasi songsang.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +125°C
• Kepekaan ESD (HBM):8 kV
• Suhu Pateri Reflow:260°C puncak selama maksimum 30 saat.

4. Penjelasan Sistem Pembin

LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter prestasi utama untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran.

4.1 Bin Fluks Bercahaya

Bin ditakrifkan oleh nilai fluks bercahaya minimum dan maksimum pada keadaan ujian (I_F=350mA, pad terma 25°C).

• J1:100 lm hingga 110 lm
• J2:110 lm hingga 120 lm
• J3:120 lm hingga 130 lm

4.2 Bin Voltan Hadapan

Bin ditakrifkan oleh julat voltan hadapan pada arus ujian.

• 3032:3.00 V hingga 3.25 V
• 3235:3.25 V hingga 3.50 V
• 3537:3.50 V hingga 3.75 V

4.3 Bin Warna (Kromatisiti)

Dokumen data menyediakan gambarajah kromatisiti terperinci dengan bin yang ditakrifkan untuk putih sejuk (contohnya, 56M, 58M, 61M, 63M). Setiap bin ialah kawasan segi empat pada carta kromatisiti CIE 1931, ditakrifkan oleh empat set koordinat (x, y). Ini membolehkan pemilihan LED dengan konsistensi warna yang sangat ketat, yang penting untuk pencahayaan automotif di mana padanan warna merentasi pelbagai LED sering diperlukan.

5. Analisis Lengkung Prestasi

Graf memberikan pandangan penting tentang tingkah laku LED di bawah keadaan operasi yang berbeza.

5.1 Taburan Spektrum

Graf Taburan Spektrum Relatif menunjukkan puncak dalam kawasan panjang gelombang biru (sekitar 450-460nm) dengan pancaran kuning penukaran fosfor yang luas, menghasilkan cahaya putih sejuk. Ketiadaan output ketara dalam kawasan merah tua atau inframerah adalah tipikal untuk LED putih penukaran fosfor.

5.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Graf ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Pada 350 mA, voltan hadapan terkumpul sekitar tipikal 3.25V. Pereka menggunakan lengkung ini untuk reka bentuk pemacu dan pengiraan pelesapan kuasa.

5.3 Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan

Output bercahaya meningkat secara sub-linear dengan arus. Walaupun memacu pada arus yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak cahaya, ia juga menjana lebih banyak haba, yang boleh mengurangkan kecekapan dan jangka hayat. Graf membantu dalam memilih titik operasi optimum.

5.4 Kebergantungan Suhu

• Fluks Bercahaya Relatif vs. Suhu Sambungan:Apabila suhu sambungan (T_J) meningkat, output bercahaya berkurangan. Graf ini mengukur penurunan tersebut, yang kritikal untuk reka bentuk terma untuk mengekalkan kecerahan yang konsisten.
• Voltan Hadapan Relatif vs. Suhu Sambungan:Voltan hadapan mempunyai pekali suhu negatif, berkurangan apabila suhu meningkat. Ini boleh digunakan untuk pemantauan suhu tidak langsung dalam beberapa aplikasi.
• Anjakan Kromatisiti vs. Suhu Sambungan & Arus:Graf ini menunjukkan bagaimana titik putih (koordinat CIE x, y) beralih dengan perubahan dalam arus pacuan dan suhu sambungan. Anjakan tersebut agak kecil tetapi mesti dipertimbangkan dalam aplikasi kritikal warna.

5.5 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Ini adalah graf penting untuk operasi yang boleh dipercayai. Ia menunjukkan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu pad pateri (T_S). Apabila T_Smeningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk mengelakkan suhu sambungan melebihi 150°C. Sebagai contoh, pada T_Soperasi maksimum 125°C, arus berterusan maksimum ialah 500 mA.

5.6 Keupayaan Pengendalian Denyut yang Dibenarkan

Graf ini mentakrifkan keupayaan arus lonjakan untuk operasi berdenyut. Ia menunjukkan arus denyut puncak yang dibenarkan (I_F) sebagai fungsi lebar denyut (t_p) untuk kitar tugas (D) yang berbeza. Ia membolehkan penggunaan arus yang lebih tinggi daripada maksimum DC 500 mA untuk tempoh yang singkat, yang berguna untuk aplikasi seperti lampu strobo atau berkelip.

6. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

6.1 Dimensi Mekanikal

Dokumen data termasuk lukisan dimensi terperinci pakej SMD 2820. Dimensi utama termasuk saiz badan 2.8mm (panjang) x 2.0mm (lebar). Lukisan tersebut menentukan lokasi tanda katod, geometri kanta, dan lokasi pad. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

6.2 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan

Lukisan berasingan menyediakan tapak kaki yang disyorkan untuk reka bentuk PCB. Ini termasuk saiz dan jarak pad elektrik dan pad terma pusat. Mematuhi susun atur ini adalah penting untuk pateri yang betul, prestasi terma, dan kestabilan mekanikal. Pad terma adalah kritikal untuk penyebaran haba dari sambungan LED ke PCB.

7. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

7.1 Profil Pateri Reflow

LED dinilai untuk suhu reflow puncak maksimum 260°C selama 30 saat. Profil reflow tipikal dengan peringkat pemanasan awal, rendaman, reflow, dan penyejukan harus diikuti, memastikan suhu tidak melebihi had yang ditetapkan. Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) ialah 2, bermakna peranti mesti digunakan dalam tempoh satu tahun selepas pecah meterai kilang dan mungkin memerlukan pembakaran jika terdedah kepada keadaan ambien melebihi jangka hayat lantainya.

7.2 Langkah Berjaga-jaga untuk Penggunaan

• Perlindungan ESD:Walaupun dinilai untuk 8 kV HBM, langkah berjaga-jaga ESD piawai harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan.
• Pembersihan:Gunakan pelarut pembersihan yang sesuai yang tidak merosakkan kanta LED atau bahan pembungkusan.
• Tekanan Mekanikal:Elakkan menggunakan daya langsung atau getaran pada kanta LED.
• Kawalan Arus:Sentiasa pacu LED dengan sumber arus malar, bukan sumber voltan malar, untuk memastikan operasi stabil dan mengelakkan pelarian terma.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Pencahayaan Dalaman Automotif:Lampu konsol atas, lampu baca peta, pencahayaan ruang kaki, dan jalur pencahayaan ambien.
• Pencahayaan Luaran Automotif:Lampu siang hari (DRL), lampu penanda sisi, lampu berhenti tinggi tengah (CHMSL), dan lampu plat lesen di mana kecerahan tinggi dalam pakej kecil diperlukan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Ini adalah aspek yang paling kritikal. Gunakan rintangan terma (R_{th JS}= 20 K/W) dan lengkung penurunan untuk mereka bentuk laluan terma yang mencukupi. Ini melibatkan penggunaan PCB dengan kawasan kuprum yang mencukupi (lubang terma di bawah pad terma sangat disyorkan), dan mungkin PCB teras aluminium (MCPCB) untuk aplikasi kuasa tinggi atau suhu ambien tinggi.
• Pemilihan Pemacu:Pilih pemacu LED gred automotif yang mampu membekalkan 350 mA yang stabil (atau arus lain yang dikehendaki) dari sistem elektrik kenderaan (biasanya 12V atau 24V). Pemacu harus termasuk perlindungan terhadap voltan berlebihan, kekutuban songsang, dan transien limpahan beban yang biasa dalam persekitaran automotif.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120° sesuai untuk pencahayaan resap. Untuk pancaran fokus, optik sekunder (kanta atau pemantul) akan diperlukan. Saiz sumber kecil LED ini adalah menguntungkan untuk kawalan optik.
• Konsistensi Warna:Untuk aplikasi yang menggunakan pelbagai LED, tentukan bin warna yang diperlukan (contohnya, 61M) untuk memastikan warna putih seragam merentasi pemasangan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah penggunaan kuasa tipikal?

Pada titik operasi tipikal 350 mA dan 3.25V, input kuasa elektrik adalah lebih kurang 1.14 Watt (P = I_F* V_F= 0.35A * 3.25V).

9.2 Bagaimana saya mengira suhu sambungan?

Suhu sambungan (T_J) boleh dianggarkan menggunakan formula: T_J= T_S+ (P_d* R_{th JS}), di mana T_Sialah suhu pad pateri yang diukur, P_dialah pelesapan kuasa (dalam Watt), dan R_{th JS}ialah rintangan terma sebenar (20 K/W). Untuk operasi yang boleh dipercayai, T_Jmesti dikekalkan di bawah 150°C, dan lebih rendah sentiasa lebih baik untuk jangka hayat.

9.3 Bolehkah saya memacunya dengan sumber 12V secara langsung?

No.Menyambungkannya terus ke sumber 12V akan memusnahkan LED serta-merta kerana arus berlebihan. Pemacu LED arus malar atau litar penghad arus adalah wajib.

9.4 Apakah maksud kelayakan AEC-Q102 untuk reka bentuk saya?

Ia bermaksud komponen LED telah lulus satu set ujian tekanan yang ketat yang mensimulasikan keadaan persekitaran automotif (kitaran suhu lanjutan, kelembapan tinggi dengan bias, penyimpanan suhu tinggi, dll.). Menggunakan komponen yang layak AEC-Q102 memudahkan proses kelayakan peringkat sistem anda dan meningkatkan keyakinan dengan ketara dalam kebolehpercayaan jangka panjang modul pencahayaan.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk lampu kubah dalaman untuk kereta penumpang. Keperluan adalah untuk pencahayaan putih terang yang seragam.

Langkah-langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan LED:Siri 2820-C03501H-AM dipilih untuk kecerahan, gred automotif, dan saiz padatnya.
2. Kuantiti & Susunan:Berdasarkan tahap cahaya yang diperlukan (lumen), kira bilangan LED yang diperlukan. Sebagai contoh, memerlukan 500 lumen mungkin memerlukan 5 LED dari bin J2 (110-120 lm setiap satu). Ia akan disusun secara linear atau dalam kelompok pada PCB.
3. Reka Bentuk Terma:PCB direka dengan lapisan kuprum 2-auns. Corak tanah terma khusus yang sepadan dengan cadangan dokumen data digunakan, dengan susunan lubang terma menyambungkannya ke tuangan kuprum besar pada lapisan bawah untuk bertindak sebagai penyebar haba. Lengkung penurunan diperiksa: jika ambien kabin boleh mencapai 85°C, suhu pad pateri (T_S) mungkin dianggarkan pada 95°C. Lengkung penurunan menunjukkan arus yang dibenarkan masih di atas 350 mA, jadi reka bentuk adalah kukuh dari segi terma.
4. Reka Bentuk Elektrik:Cip pemacu LED jenis buck yang layak automotif dipilih untuk menukar voltan bateri kenderaan 12V kepada output 350 mA malar untuk rentetan bersiri 5 LED. Jumlah voltan hadapan rentetan adalah lebih kurang 16.25V (5 * 3.25V), yang berada dalam julat operasi penukar buck tipikal dari input 12V.
5. Reka Bentuk Optik:Kanta resap atau penutup diletakkan di atas tatasusunan LED untuk menggabungkan sumber individu menjadi cahaya kawasan seragam, memanfaatkan sudut pandangan 120° setiap LED.

11. Prinsip Operasi

LED ini ialah LED putih penukaran fosfor. Terasnya ialah cip semikonduktor, biasanya diperbuat daripada indium galium nitrida (InGaN), yang memancarkan cahaya biru apabila dibias hadapan (arus elektrik mengalir melaluinya). Cahaya biru ini sebahagiannya diserap oleh lapisan bahan fosfor (contohnya, yttrium aluminium garnet didop dengan serium, YAG:Ce) yang didepositkan pada atau di sekeliling cip. Fosfor menyerap beberapa foton biru dan memancarkan semula cahaya merentasi spektrum luas dalam kawasan kuning. Gabungan cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang ditukar dilihat oleh mata manusia sebagai cahaya putih. Warna tepat (putih sejuk, seperti dalam dokumen data ini, atau putih suam) ditentukan oleh komposisi dan ketebalan lapisan fosfor.

12. Trend Teknologi

Pembangunan LED untuk pencahayaan automotif mengikuti beberapa trend yang jelas:

• Peningkatan Keberkesanan Bercahaya (lm/W):Penambahbaikan berterusan dalam reka bentuk cip, kecekapan fosfor, dan pengurusan terma pakej membawa kepada lebih banyak output cahaya per watt input elektrik, mengurangkan penggunaan tenaga dan beban terma.
• Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi & Pengecilan:Produk seperti pakej 2820 yang memberikan lebih 100 lumen mewakili trend memasukkan lebih banyak prestasi ke dalam tapak kaki yang lebih kecil, membolehkan reka bentuk pencahayaan yang lebih ramping dan padat.
• Kebolehpercayaan dan Keteguhan yang Dipertingkatkan:Piawaian seperti AEC-Q102 menjadi keperluan asas. Perkembangan selanjutnya memberi tumpuan kepada meningkatkan ketahanan terhadap tekanan automotif tertentu seperti atmosfera mengandungi sulfur (ditangani oleh Ujian Sulfur Kelas A1 dalam dokumen data ini) dan kakisan galvanik.
• Pencahayaan Pintar dan Adaptif:Walaupun ini adalah komponen LED asas, industri bergerak ke arah modul bersepadu dengan pemacu terbina dalam, pengawal, dan antara muka komunikasi (seperti LIN atau CAN) untuk sistem pencahayaan hadapan adaptif (AFS) dan pencahayaan dalaman dinamik.
• Penalaan Warna dan Kualiti:Terdapat fokus untuk mencapai nilai Indeks Penghasilan Warna (CRI) yang lebih tinggi dan kawalan titik warna yang lebih tepat (bin yang lebih ketat) untuk kualiti estetik dan keselamatan yang lebih baik dalam persekitaran automotif.