Техническая спецификация светодиода 2020-PA0501L-AM - SMD корпус - Фосфорный янтарный - 12 лм при 50 мА - 3.0В

1. Обзор продукта

2020-PA0501L-AM — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), специально разработанный для требовательных применений в автомобильном освещении. Его ключевое преимущество — надежный источник фосфорного янтарного света, соответствующий строгим отраслевым стандартам по производительности и устойчивости к условиям окружающей среды. Основной целевой рынок — системы внутреннего и внешнего освещения автомобилей, где критически важны стабильный цветовой выход, долгосрочная надежность в жестких условиях и компактные габариты.

Ключевые преимущества светодиода включают квалификацию по стандарту AEC-Q102 для дискретных оптоэлектронных приборов, что гарантирует его способность выдерживать жесткие тепловые, механические и экологические нагрузки автомобильной среды. Он также соответствует директивам RoHS, REACH и является бесгалогенным, что делает его экологически ответственным выбором компонента. Типичный световой поток в 12 люмен при токе накачки 50 мА обеспечивает достаточную яркость для различных сигнальных и осветительных функций.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Основные рабочие параметры определены при специфических условиях испытаний, обычно при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 50 мА.Типичный световой поток (IV)составляет 12 лм, с минимумом 8 лм и максимумом 17 лм. Этот разброс учитывается системой бининга, подробно описанной далее.Прямое напряжение (VF)имеет типичное значение 3.0 В, в диапазоне от 2.50 В до 3.50 В. Конструкторам необходимо учитывать этот диапазон напряжений при проектировании схемы управления для обеспечения стабильного регулирования тока.

Угол обзораУгол обзорасоставляет 120°, что описывает угловой диапазон, в котором сила света составляет не менее половины своего пикового значения. Этот широкий угол обзора полезен для применений, требующих широкого, равномерного освещения, а не сильно сфокусированного луча.

2.2 Тепловые режимы и абсолютные максимальные параметры

Теплоотвод критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода. В спецификации приведены два значения дляТеплового сопротивления (Rth JS): "Реальное" значение 58 К/Вт (тип.) и "Электрическое" значение 41 К/Вт (тип.). "Электрическое" значение, полученное из температурного коэффициента прямого напряжения, обычно используется для оценки температуры перехода в практических применениях. Более низкое тепловое сопротивление указывает на лучший отвод тепла от перехода светодиода к точке пайки.

Абсолютные максимальные параметрыопределяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Ключевые ограничения включают максимальныйПрямой ток (IF)120 мА, максимальнуюТемпературу перехода (TJ)150°C и рабочий температурный диапазон (Topr) от -40°C до +125°C. Прибор рассчитан начувствительность к ЭСР (HBM)8 кВ, что важно для процессов обращения и сборки. Максимально допустимаяРассеиваемая мощность (Pd)составляет 420 мВт.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам. Данное устройство использует три отдельных критерия бининга.

3.1 Биннинг по световому потоку

Светодиоды классифицируются на основе измеренного светового выхода при 50 мА:
• Бин E4:8 лм (Мин.) до 10 лм (Макс.)
• Бин E5:10 лм (Мин.) до 13 лм (Макс.)
• Бин E6:13 лм (Мин.) до 17 лм (Макс.)

Конкретный бин для данной производственной партии должен быть подтвержден при заказе.

3.2 Биннинг по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при испытательном токе:
• Бин 2527:2.50 В (Мин.) до 2.75 В (Макс.)
• Бин 2730:2.75 В (Мин.) до 3.00 В (Макс.)
• Бин 3032:3.00 В (Мин.) до 3.25 В (Макс.)
• Бин 3235:3.25 В (Мин.) до 3.50 В (Макс.)

Выбор светодиодов из узкого вольтажного бина может упростить проектирование драйвера, сократив диапазон необходимого напряжения питания.

3.3 Структура цветового бининга

В спецификации представлена цветовая диаграмма (CIE 1931), показывающая целевые цветовые координаты для фосфорного янтарного цвета. Определены два основных бина,YAиYB, с конкретными границами координат CIE x и CIE y. Типичная доминирующая длина волны для этого янтарного цвета находится в диапазоне 590-595 нм. Жесткий бининг (допуск ±0.005) обеспечивает минимальное цветовое различие между разными светодиодами в сборке, что критически важно для эстетического и функционального автомобильного освещения.

4. Анализ характеристических кривых

Графики предоставляют важную информацию о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

ГрафикОтносительного спектрального распределенияпоказывает одиночный широкий пик, характерный для фосфорного светодиода, с основным излучением в янтарной/желтой области видимого спектра.Типичная диаграмма направленности излученияиллюстрирует пространственное распределение интенсивности, подтверждая угол обзора 120° с почти ламбертовой диаграммой.

4.2 Зависимости от электрических и тепловых параметров

КриваяПрямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая)показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. КриваяОтносительный световой поток в зависимости от прямого токасублинейна; увеличение тока дает уменьшающуюся отдачу по световому потоку при одновременном увеличении тепловыделения.

ГрафикОтносительный световой поток в зависимости от температуры переходакритически важен: световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Для поддержания яркости необходим эффективный теплоотвод. КриваяОтносительное прямое напряжение в зависимости от температуры переходаимеет отрицательный коэффициент, примерно -2 мВ/°C, который может использоваться для измерения температуры.

КриваяСнижения прямого токаопределяет максимально допустимый непрерывный ток в зависимости от температуры контактной площадки. Например, при максимальной рабочей температуре площадки 125°C прямой ток должен быть снижен до 120 мА. ГрафикДопустимая импульсная нагрузочная способностьопределяет пиковый ток (IFM), который светодиод может выдержать в течение коротких импульсов при различных скважностях, что полезно для ШИМ-диммирования или стробоскопических применений.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Механические размеры

Светодиод использует стандартный корпус "2020", что обычно означает размеры примерно 2.0мм x 2.0мм. Точный механический чертеж в спецификации предоставляет все критические размеры, включая общую длину, ширину, высоту, а также размер/расположение тепловой площадки и электрических контактов. Допуски, как правило, составляют ±0.1мм, если не указано иное.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок для пайки

Предоставлен шаблон разводки контактных площадок для проектирования печатной платы. Он включает размеры площадок для анода, катода и центральной тепловой площадки. Следование этой рекомендуемой разводке необходимо для получения надежных паяных соединений, правильной теплопроводности к плате и предотвращения эффекта "надгробия" во время оплавления. Тепловая площадка критически важна для отвода тепла и должна быть правильно соединена с медным полигоном на печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Компонент рассчитан на максимальную температуру пайки 260°C в течение 30 секунд. Применим стандартный бессвинцовый профиль оплавления. Необходимо принимать меры предосторожности, чтобы избежать чрезмерного теплового удара. Уровень чувствительности к влаге (MSL) соответствует Уровню 2, что означает, что устройство может находиться в условиях производственного цеха до одного года перед пайкой без необходимости сушки. При превышении этого срока необходима сушка в соответствии со стандартами IPC/JEDEC для предотвращения "взрыва" корпуса во время оплавления.

6.2 Меры предосторожности при использовании

• Полярность:Устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Приложение обратного напряжения может вызвать немедленное повреждение.
• Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 8 кВ HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные процедуры обращения с ЭСР.
• Управление током:Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Они должны работать с драйвером постоянного тока, а не с источником постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон.
• Загрязнение:Устройство имеет рейтинг по тесту на серу Класс A1, что указывает на хорошую устойчивость к серосодержащим атмосферам, но воздействие других загрязнителей все равно следует минимизировать.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Расшифровка номера детали

Номер детали2020-PA0501L-AMструктурирован следующим образом:
• 2020:Название семейства продуктов (размер корпуса).
• PA:Код цвета для фосфорного янтарного.
• 50:Испытательный ток в миллиамперах (50 мА).
• 1:Тип выводной рамки (1 = Позолоченная).
• L:Уровень яркости (L = Низкий, относительно других бинов в этой серии).
• AM:Обозначает автомобильный класс применения.

7.2 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматической сборки. Раздел информации об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте. Эти данные необходимы для программирования автоматов установки компонентов.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение —Автомобильное освещение. Конкретные области использования включают:
• Внешнее:Указатели поворота, габаритные огни, дневные ходовые огни (ДХО) янтарного цвета, центральный стоп-сигнал (CHMSL).
• Внутреннее:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, фоновое освещение, предупреждающие и индикаторные лампы.

8.2 Вопросы проектирования

• Теплоотвод:Печатная плата должна иметь достаточное количество тепловых переходных отверстий под тепловой площадкой, соединенных с внутренними земляными слоями или выделенными радиаторами, чтобы поддерживать низкую температуру перехода, обеспечивая долгий срок службы и стабильный световой выход.
• Оптическое проектирование:Для формирования луча с углом 120° под конкретные применения могут потребоваться линзы или световоды.
• Выбор драйвера:Выберите автомобильный драйвер светодиодов, способный обеспечивать стабильный ток 50 мА (или требуемый) во всем диапазоне автомобильного напряжения (например, 9В-16В с защитой от выброса нагрузки). Часто желательна возможность ШИМ-диммирования.
• Последовательное/параллельное соединение:Для управления несколькими светодиодами предпочтительно последовательное соединение, так как оно обеспечивает одинаковый ток через каждый элемент, гарантируя равномерную яркость. Параллельное соединение требует тщательного согласования прямого напряжения или индивидуального ограничения тока.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными коммерческими светодиодами, ключевыми отличиями 2020-PA0501L-AM являются егоквалификация AEC-Q102и расширенныйрабочий температурный диапазон (-40°C до +125°C). Это делает его подходящим для применений в моторном отсеке или снаружи, где обычны экстремальные температуры. Технология фосфорного янтарного света, как правило, обеспечивает лучшую цветовую стабильность и постоянство во времени и при изменении температуры по сравнению со старыми янтарными светодиодами с окрашенной смолой. Рейтинг 8 кВ по ЭСР и устойчивость к сере обеспечивают дополнительную надежность для жестких автомобильных условий.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем разница между "Реальным" и "Электрическим" тепловым сопротивлением?
О1: "Реальное" тепловое сопротивление (Rth JS real) измеряется с использованием физического датчика температуры. "Электрическое" тепловое сопротивление (Rth JS el) рассчитывается по изменению прямого напряжения в зависимости от температуры, что является более практичным методом для оценки температуры перехода в работающей схеме.

В2: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?
О2: Не напрямую. Светодиод требует управления током. Возможно использование простого резистора от источника 3.3В, но это неэффективно, и яркость будет меняться в зависимости от бина прямого напряжения светодиода. Настоятельно рекомендуется использовать специализированный драйвер постоянного тока для стабильной работы.

В3: Как интерпретировать коды бининга при заказе?
О3: Вы должны указать требуемый бин светового потока (например, E5), бин прямого напряжения (например, 2730) и цветовой бин (например, YA) на основе допусков вашего применения на вариации. Производитель поставит детали, соответствующие всем трем указанным критериям бининга.

В4: Подходит ли этот светодиод для ШИМ-диммирования?
О4: Да, светодиоды идеально подходят для ШИМ-диммирования. Следует обратиться к графику импульсной нагрузочной способности, чтобы убедиться, что пиковый ток в ШИМ-сигнале не превышает пределов для выбранной длительности импульса и скважности.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование янтарного габаритного огня для автомобиля.
Требования:Соответствие автомобильным стандартам ЭМС/ЭМС, работа от 9В-16В, устойчивость к температурным циклам, поддержание постоянного цвета и яркости.
Реализация:Схема будет включать входной фильтр, повышающе-понижающий или линейный драйвер светодиодов автомобильного класса, настроенный на ток 50 мА. Четыре светодиода 2020-PA0501L-AM будут соединены последовательно с выходом драйвера. На печатной плате под светодиодами на верхнем слое будет сплошная область тепловой площадки, соединенная через множество тепловых переходных отверстий с большим внутренним земляным слоем для распределения тепла. Драйвер будет включать вход ШИМ-диммирования, подключенный к модулю управления кузовом автомобиля. Все компоненты будут выбраны из семейств, квалифицированных по AEC-Q.

12. Принцип работы

2020-PA0501L-AM — это твердотельный источник света на основе полупроводникового чипа, обычно из нитрида индия-галлия (InGaN) или подобных материалов, который излучает синий свет при прямом смещении. Этот синий свет поглощается слоем фосфорного покрытия (часть "Phosphor Converted"), нанесенным непосредственно на чип. Фосфор переизлучает свет на более длинных волнах, преимущественно в янтарной области. Комбинация оставшегося синего света и широкополосного янтарного излучения от фосфора создает окончательный янтарный цвет, воспринимаемый человеческим глазом. Этот метод позволяет точно контролировать цветовую точку и обеспечивает высокую эффективность.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильном светодиодном освещении направлен на повышение эффективности (больше люмен на ватт), увеличение плотности мощности и улучшение надежности. Это стимулирует разработку новых технологий чипов, усовершенствованных фосфоров с лучшей устойчивостью к тепловому тушению и улучшенных конструкций корпусов с более низким тепловым сопротивлением. Также наблюдается движение в сторону интегрированных модулей, объединяющих несколько светодиодов, драйверов и оптику в единый блок. Кроме того, растет спрос на интеллектуальные адаптивные системы освещения, требующие светодиодов, которыми можно управлять цифровым способом с высокой скоростью и точностью. Базовые технологии продолжают развиваться, чтобы обеспечить лучшую цветопередачу, более длительный срок службы и снижение системных затрат для автопроизводителей.