Техническая спецификация светодиода 2020 Cube Light Red - SMD корпус - 2.2В тип. - 140мА - 26 лм

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации светодиода 2020 Cube Light - высокоинтенсивного красного светодиода для поверхностного монтажа (SMD), разработанного в первую очередь для требовательных условий автомобильного освещения. Компонент характеризуется компактным форм-фактором 2020, надежной конструкцией и параметрами производительности, адаптированными для надежной работы в жестких условиях. Его ключевые преимущества включают соответствие строгим стандартам автомобильной квалификации, широкий угол обзора для равномерного освещения и сертификаты соответствия экологическим нормам.

Основной целевой рынок - автомобильная промышленность, где он подходит для различных функций внутренней и внешней сигнальной подсветки. Конструкция уделяет приоритетное внимание долгосрочной стабильности, тепловым характеристикам и устойчивости к воздействиям окружающей среды, типичным для автомобильных применений.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевые фотометрические характеристики светодиода определены при стандартном испытательном токе 140 мА. Типичный выходной световой поток составляет 26 люмен (лм), с указанным минимумом 23 лм и максимумом 39 лм, что учитывает производственный бининг. Доминирующая длина волны составляет, как правило, 614 нм, что помещает его в красный спектр, с диапазоном от 612 нм до 627 нм. Широкий угол обзора 120 градусов (с допуском ±5°) обеспечивает широкую диаграмму направленности, что полезно для применений, требующих освещения большой площади или видимости с нескольких углов.

2.2 Электрические параметры

Прямое напряжение (Vf) при испытательном токе 140 мА имеет типичное значение 2.2 В, в диапазоне от минимума 1.75 В до максимума 2.75 В. Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток составляет 250 мА. Для импульсных условий (длительность импульса ≤10 мкс, скважность 0.005) устройство может выдерживать импульсный ток (IFM) до 1000 мА. Важно отметить, что данный светодиод не предназначен для работы в обратном смещении.

2.3 Тепловые и надежностные характеристики

Теплоотвод критически важен для долговечности светодиода. Тепловое сопротивление переход-точка пайки указано двумя значениями: результат электрического метода 16-18 К/Вт и результат реального метода 23-26 К/Вт. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 150°C. Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -40°C до +125°C, что соответствует требованиям для автомобильного применения. Оно имеет защиту от электростатического разряда (ESD) на уровне 2 кВ (модель человеческого тела). Компонент также квалифицирован для бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 30 секунд.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по бинам производительности. Понимание этих бинов необходимо для обеспечения единообразия в проектировании.

3.1 Биннинг по световому потоку

Светодиоды группируются на основе их светового потока при 140 мА. Основные бины: E9 (23-27 лм), F1 (27-33 лм) и F2 (33-39 лм). Типичное значение 26 лм попадает в бин E9.

3.2 Биннинг по прямому напряжению

Компоненты также сортируются по падению прямого напряжения. Ключевые бины включают 1720 (1.75-2.0 В), 2022 (2.0-2.25 В), 2225 (2.25-2.5 В) и 2527 (2.5-2.75 В). Типичное значение 2.2 В соответствует бину 2022.

3.3 Биннинг по доминирующей длине волны

Цвет (длина волны) строго контролируется через бины, такие как 1215 (612-615 нм), 1518 (615-618 нм), вплоть до 2427 (624-627 нм). Типичное значение 614 нм находится в бине 1215.

4. Анализ кривых производительности

4.1 ВАХ и относительный световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает характерную экспоненциальную зависимость. Кривая зависимости относительного светового потока от прямого тока указывает на то, что световой выход увеличивается с ростом тока, но в конечном итоге насыщается, и при токах выше рекомендуемых может снижаться эффективность и срок службы.

4.2 Зависимость от температуры

График зависимости относительного светового потока от температуры перехода критически важен для теплового проектирования. Он показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. График смещения доминирующей длины волны от температуры перехода указывает на то, что цвет будет смещаться (обычно в сторону более длинных волн) при повышении температуры, что необходимо учитывать в цветокритичных применениях.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинала

График относительного спектрального распределения подтверждает узкополосный пик красного излучения. Кривая снижения номинала прямого тока требует уменьшения максимально допустимого непрерывного тока по мере роста температуры контактной площадки, чтобы не превысить максимальную температуру перехода. Например, при температуре площадки 125°C ток должен быть снижен до 250 мА.

5. Механическая информация и данные по корпусу

Компонент использует стандартный SMD корпус 2020 (посадочное место 2.0мм x 2.0мм). Механический чертеж определяет точные размеры, включая общую высоту, детали выводной рамки и геометрию линзы. Допуски, как правило, составляют ±0.1мм, если не указано иное. Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения, теплопередачи и механической стабильности во время оплавления и работы. Полярность указывается специальной маркировкой или конфигурацией выводов на корпусе компонента, что необходимо соблюдать при установке.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Светодиод совместим со стандартными процессами бессвинцовой пайки оплавлением. Предоставлен подробный профиль пайки оплавлением с указанием критических параметров: скорость предварительного нагрева, время и температура выдержки, время выше температуры ликвидуса (TAL), пиковая температура (макс. 260°C в течение 30 секунд) и скорость охлаждения. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения теплового удара, дефектов паяных соединений или повреждения корпуса светодиода. Общие меры предосторожности включают использование соответствующей защиты от ЭСР при обращении, избегание механического воздействия на линзу и обеспечение отсутствия загрязнений, таких как сера, в среде пайки.

7. Упаковка и информация для заказа

Изделия поставляются в стандартной упаковке на ленте и в катушке, подходящей для автоматических монтажных машин. Информация об упаковке детализирует размеры катушки, расстояние между карманами и ориентацию. Номер детали следует определенной структуре:2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020: Семейство продуктов.
- UR: Цвет (Красный).
- 140: Испытательный ток в мА.
- D: Тип выводной рамки (Au + белый клей).
- M: Уровень яркости (Средний).
- AM: Обозначение для автомобильного применения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение - автомобильное освещение. Это включает, но не ограничивается, центральными стоп-сигналами (CHMSL), задними комбинированными фонарями (габаритные/стоп-сигналы), боковыми габаритными огнями и внутренней подсветкой салона. Его квалификация AEC-Q102 и широкий температурный диапазон делают его подходящим для этих жестких условий.

8.2 Соображения при проектировании

Схема управления:Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока для обеспечения стабильного светового потока и предотвращения теплового разгона, так как прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент.
Теплоотвод:Разводка печатной платы должна способствовать рассеиванию тепла. Используйте рекомендуемую конструкцию контактных площадок, обеспечьте достаточную площадь меди, соединенную с тепловой площадкой, и учитывайте общий тепловой путь системы, чтобы поддерживать температуру контактной площадки в безопасных пределах для желаемого рабочего тока.
Оптическое проектирование:Угол обзора 120° может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для формирования луча под конкретные применения. Потенциальное смещение длины волны с температурой должно быть оценено для цветочувствительных применений.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с обычными коммерческими светодиодами, ключевыми отличиями данного компонента являются его автомобильная квалификация (AEC-Q102), расширенный рабочий диапазон температур (-40°C до +125°C) и специальные испытания на надежность (например, тест на серу Класс A1). Он также соответствует требованиям по отсутствию галогенов, что становится все более важным по экологическим и надежностным причинам в автомобильной электронике. Сочетание среднего уровня яркости (26 лм тип.) с надежной конструкцией предлагает сбалансированное решение для применений, где надежность приоритетнее максимальной яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод его абсолютным максимальным током 250мА?
О: Не обязательно. Рейтинг 250мА - это абсолютный максимум при определенных условиях. Безопасный непрерывный рабочий ток зависит от теплового проектирования. Вы должны использовать кривую снижения номинала прямого тока на основе измеренной или расчетной температуры контактной площадки (Ts). Например, если Ts составляет 100°C, максимально допустимый непрерывный ток значительно ниже 250мА.

В: В чем разница между реальным и электрическим тепловым сопротивлением (Rth JS)?
О: Электрический метод использует температурно-зависимые электрические параметры светодиода для оценки температуры перехода, в то время как реальный метод может использовать физический датчик. Значение реального метода (23-26 К/Вт) обычно считается более консервативным и надежным для тепловых расчетов.

В: В спецификации упоминается тест на серу. Почему это важно?
О: Атмосфера, содержащая серу (например, от некоторых резин, прокладок или промышленных сред), может корродировать выводные рамки на основе серебра, приводя к отказу. Рейтинг класса A1 по тесту на серу указывает, что устройство прошло специфические испытания на устойчивость к серной коррозии, что критически важно для долгосрочной надежности в закрытых автомобильных узлах.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование модуля заднего стоп-сигнала с использованием этого светодиода. Группа из 10 светодиодов, соединенных последовательно, потребует драйвера, способного обеспечить 140 мА при приблизительно 22 В (10 * 2.2 В тип.), плюс запас. Печатная плата должна быть спроектирована с тепловыми переходами под тепловой площадкой каждого светодиода, соединенными с большой внутренней земляной плоскостью для распределения тепла. Необходимо обратиться к кривой снижения номинала: если температура платы вблизи светодиодов достигает 80°C в наихудших условиях окружающей среды, необходимо проверить максимально допустимый ток на светодиод и, возможно, снизить его с 140 мА, чтобы температура перехода оставалась ниже 150°C. Для размещения светодиодов и проектирования рассеивателя, отвечающего требуемым стандартам распределения силы света и равномерности для автомобильных стоп-сигналов, использовалось бы оптическое моделирование.

12. Введение в принцип работы

Это светоизлучающий диод на основе полупроводника. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его характерное прямое напряжение (Vf), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала полупроводника (вероятно, на основе AlInGaP для красного излучения) определяет доминирующую длину волны излучаемого света. SMD корпус включает выводную рамку для электрического соединения и теплопроводности, силиконовую линзу для защиты кристалла и формирования светового потока, а также белую отражающую полость для повышения эффективности извлечения света.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильном светодиодном освещении продолжается в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), увеличения плотности мощности и улучшения надежности. Это позволяет создавать более компактные и энергоэффективные осветительные модули. Также наблюдается фокус на расширенных функциях, таких как адаптивные фары (ADB) и связь через свет (Li-Fi), хотя они обычно требуют более сложных компонентов. Для стандартных сигнальных функций акцент остается на экономически оптимизированных, высоконадежных и квалифицированных компонентах, подобных описанному, с постоянным улучшением тепловых характеристик и срока службы при высокотемпературной работе.