Техническая спецификация светодиода 2820-SR3501H-AM Super Red - Размер 2.8x2.0мм - Напряжение 2.45В - Мощность 0.86Вт

1. Обзор продукта

Серия 2820-SR3501H-AM представляет собой высокоинтенсивный поверхностно-монтируемый светодиод Super Red, специально разработанный для требовательных применений в автомобильном освещении. Этот компонент является частью семейства продуктов, созданных для соответствия строгим стандартам надежности и производительности автомобильного класса. Его основная функция — обеспечение надежного, эффективного и интенсивного источника красного света для различных сигнальных и осветительных функций в автомобиле.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его квалификацию по стандарту AEC-Q102, гарантирующую устойчивость к условиям автомобильной среды, и высокий выходной световой поток, типично 45 люмен при стандартном токе накачки. Устройство обладает широким углом обзора 120 градусов, что делает его подходящим для применений, требующих широкого углового распределения света. Оно соответствует директивам RoHS, REACH и не содержит галогенов, что отражает современные экологические и нормативы безопасности.

Целевой рынок — исключительно автомобильное освещение, включая, но не ограничиваясь, внутренним интерьерным освещением, центральным стоп-сигналом (CHMSL), задними комбинированными фонарями и другими сигнальными функциями, где решающее значение имеют чистый красный цвет и высокая надежность.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Фотометрические характеристики сосредоточены вокруг типичного светового потока (Φ_v) в 45 люмен при токе накачки 350 мА. Это измерение имеет допуск ±8% и проводится при стабилизированной температуре тепловой площадки 25°C. Доминирующая длина волны (λ_d) типично составляет 632 нм, определяя его цветовую точку Super Red, с указанным диапазоном от 627 нм до 639 нм и допуском измерения ±1 нм. Пространственное распределение света характеризуется широким углом обзора (2φ) 120 градусов с допуском ±5 градусов. Этот широкий луч идеально подходит для применений, требующих хорошей видимости с различных углов.

2.2 Электрические характеристики

Прямое напряжение (V_F) является ключевым электрическим параметром, типично 2.45 В при 350 мА, с диапазоном от 2.00 В до 2.75 В и допуском измерения ±0.05 В. Устройство рассчитано на непрерывный прямой ток (I_F) до 500 мА, с абсолютным максимумом 1500 мА для импульсных условий (ширина импульса ≤10 мкс, скважность 0.005). Важно отметить, что этот светодиодне предназначен для работы в обратном направлении; подача обратного напряжения может вызвать немедленное повреждение.

2.3 Тепловые характеристики

Теплоуправление критически важно для производительности и долговечности светодиода. Тепловое сопротивление переход-точка пайки (R_thJS) указано двумя методами: прямое измерение дает типично 12.8 К/Вт (макс. 16.2 К/Вт), а электрическое измерение дает типично 10 К/Вт (макс. 13 К/Вт). Максимально допустимая температура перехода (T_J) составляет 150°C. Устройство может работать и храниться в диапазоне температур окружающей среды от -40°C до +125°C. Правильный теплоотвод необходим для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, особенно при работе на более высоких токах.

2.4 Надежность и климатические характеристики

Светодиод соответствует нескольким ключевым критериям надежности. Он имеет рейтинг чувствительности к ЭСР 2 кВ (модель человеческого тела, HBM), что является стандартом для автомобильных компонентов. Он квалифицирован в соответствии с AEC-Q102 Revision A, глобальным стандартом для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных применениях. Кроме того, он соответствует критериям серного теста Класса A1, что указывает на устойчивость к коррозионным серным средам. Компонент также соответствует RoHS, REACH и не содержит галогенов (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Его уровень чувствительности к влаге (MSL) равен 2.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бина). 2820-SR3501H-AM использует три независимых критерия сортировки.

3.1 Сортировка по световому потоку

Светодиоды группируются на основе их светового выхода при 350 мА. Стандартная группа для этой серии — F3, с диапазоном светового потока от 39 лм (мин.) до 45 лм (макс.). Другие доступные группы включают F4 (45-52 лм) и F5 (52-60 лм). Это позволяет разработчикам выбрать уровень яркости, подходящий для их применения.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется для помощи в проектировании схем и согласования с источником питания. Группы включают 2022 (2.00-2.25 В), 2225 (2.25-2.50 В) и 2527 (2.50-2.75 В). Знание группы V_Fпомогает более точно прогнозировать потребляемую мощность и тепловую нагрузку.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) строго контролируется через сортировку. Группы определяются как 2730 (627-630 нм), 3033 (630-633 нм), 3336 (633-636 нм) и 3639 (636-639 нм). Это обеспечивает минимальный цветовой сдвиг между отдельными светодиодами в массиве, что критически важно для эстетических и сигнальных применений.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 ВАХ и относительный световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает характерную экспоненциальную зависимость. При 350 мА типичное V_Fсоставляет 2.45В. Кривая зависимости относительного светового потока от прямого тока показывает, что световой выход сублинеен при низких токах и становится более линейным с увеличением тока, приближаясь к плато вблизи максимального номинального тока. Это подчеркивает важность работы светодиода при или вблизи его рекомендуемого тока для оптимальной эффективности.

4.2 Температурная зависимость

Графики производительности ясно показывают влияние температуры. Кривая зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода имеет отрицательный наклон, что означает, что V_Fуменьшается с ростом температуры (типично -2 мВ/°C для красных светодиодов). Это может использоваться для мониторинга температуры перехода. Кривая зависимости относительного светового потока от температуры перехода показывает значительное уменьшение светового выхода с ростом температуры — явление, известное как тепловое проседание. Кривая зависимости относительной длины волны от температуры перехода указывает на небольшой сдвиг доминирующей длины волны (типично 0.03-0.05 нм/°C для AlInGaP красных светодиодов) с температурой, что для этой системы материалов, как правило, минимально.

4.3 Снижение прямого тока и импульсный режим

Кривая снижения прямого тока критически важна для теплового проектирования. Она показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры контактной площадки (T_S). При максимальной рабочей T_S125°C максимальный I_Fсоставляет 500 мА. Ток должен быть уменьшен при более высоких температурах площадки, чтобы предотвратить превышение предела температуры перехода в 150°C. График допустимой импульсной нагрузки предоставляет руководство для импульсной работы, показывая допустимый пиковый импульсный ток (I_FP) для заданной ширины импульса (t_p) и скважности (D), при температуре точки пайки 25°C.

4.4 Спектральное распределение

График относительного спектрального распределения подтверждает монохроматическую природу этого светодиода Super Red. Излучение сосредоточено в узкой полосе с центром около 632 нм, практически без излучения в синей или зеленой областях. Это приводит к высоконасыщенному красному цвету, идеальному для автомобильных сигнальных функций, где чистота цвета регулируется.

5. Механическая информация и корпус

5.1 Габаритные размеры

Светодиод использует корпус поверхностного монтажа (SMD) 2820. Название обозначает приблизительные размеры: длина 2.8 мм и ширина 2.0 мм. Точный механический чертеж предоставляет детальные размеры, включая общую высоту, геометрию линзы и расположение выводной рамки. Допуски, как правило, составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Корпус разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для сборки pick-and-place.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Для проектирования печатной платы предоставляется специальная посадочная площадка (footprint). Этот шаблон оптимизирован для надежного формирования паяного соединения во время пайки оплавлением и для эффективного отвода тепла от тепловой площадки светодиода к печатной плате. Соблюдение этой рекомендуемой компоновки необходимо для механической стабильности, электрических характеристик и, что наиболее важно, теплового управления. Дизайн площадки включает открытые тепловые переходные отверстия или медную заливку, действующие как радиатор.

5.3 Определение полярности

Механический чертеж в спецификации указывает анодный и катодный выводы. Как правило, на корпусе может быть маркировка, такая как выемка, точка или скошенный угол, для идентификации катода. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки, так как обратное подключение предотвратит работу и, вероятно, повредит устройство.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставляется детальный профиль пайки оплавлением для обеспечения надежного крепления без повреждения светодиода. Профиль определяет ключевые параметры: скорость предварительного нагрева, время и температура выдержки, время выше температуры ликвидуса (TAL), пиковая температура и скорость охлаждения. Абсолютная максимальная температура пайки составляет 260°C в течение 30 секунд. Следование этому профилю критически важно для избежания теплового удара, расслоения или дефектов паяного соединения.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности включают: избегание механического напряжения на линзе, предотвращение загрязнения оптической поверхности, использование соответствующих процедур обращения с ЭСР (так как он рассчитан на 2кВ HBM) и обеспечение хранения устройства в сухой среде в соответствии с его рейтингом MSL 2 перед использованием. Светодиод не должен работать ниже 50 мА, как указано на кривой снижения.

6.3 Условия хранения

Компоненты должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах с осушителем при температурах от -40°C до +125°C, в некоррозионной среде. После вскрытия пакета компоненты с рейтингом MSL 2 должны быть собраны в течение определенного периода времени (обычно 1 год при<30°C/60% относительной влажности) или повторно просушены в соответствии с инструкциями производителя для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время пайки оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются на ленте и в катушке, что является стандартом для автоматической сборки SMD. Информация об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов. Это обеспечивает совместимость со стандартными системами подачи на сборочных линиях.

7.2 Система обозначений

Артикул 2820-SR3501H-AM расшифровывается следующим образом:

• 2820: Семейство продуктов и размер корпуса (2.8мм x 2.0мм).
• SR: Цвет (Super Red).
• 350: Испытательный ток в миллиамперах (350 мА).
• 1: Тип выводной рамки (1 = Позолоченная).
• H: Уровень яркости (H = Высокий).
• AM: Обозначает автомобильный класс применения.

Эта система наименования позволяет точно идентифицировать ключевые атрибуты компонента.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — автомобильное освещение. Конкретные области использования включают:

• Внешняя сигнализация: Задние габаритные огни, стоп-сигналы, центральный стоп-сигнал (CHMSL), указатели поворота.
• Внутреннее освещение: Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, интерьерное освещение, предупреждающие индикаторы.

Его квалификация AEC-Q102 и устойчивость к сере делают его подходящим для суровых мест под капотом или снаружи, где важны экстремальные температуры, влажность и воздействие химических веществ.

8.2 Особенности проектирования

Схема управления: Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо источника постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован с учетом диапазона группы V_F.

Тепловое управлениеявляется наиболее критическим аспектом проектирования. Печатная плата должна обеспечивать адекватный тепловой путь от контактных площадок светодиода к радиатору или заземляющему слою платы. Используйте предоставленное тепловое сопротивление (R_thJS) и кривую снижения для расчета необходимой тепловой конструкции, чтобы поддерживать T_Jниже 150°C в наихудших условиях.

Оптическое проектирование: Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для формирования луча для конкретных применений, таких как создание равномерного светового вида или сфокусированного сигнала.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными коммерческими красными светодиодами, серия 2820-SR3501H-AM предлагает явные преимущества для автомобильного использования:

• Надежность: Квалификация AEC-Q102 включает строгие стресс-тесты (работа при высокой температуре, температурные циклы, устойчивость к влажности и т.д.), далеко выходящие за рамки коммерческих спецификаций.
• Расширенный температурный диапазон: Работа от -40°C до +125°C необходима для автомобильных сред, тогда как коммерческие светодиоды обычно ограничены +85°C.
• Сортировка по цвету и потоку: Более строгая сортировка обеспечивает постоянство внешнего вида и производительности всех единиц в автомобильном осветительном узле.
• Устойчивость к сере: Соответствие серному тесту Класса A1 защищает от коррозии от серосодержащих газов, встречающихся в некоторых автомобильных средах (например, от шин или определенных уплотнений).
• Прослеживаемость: Автомобильные компоненты обычно имеют более строгие требования к прослеживаемости на протяжении всей цепочки поставок.

Его основным отличием является эта сертифицированная надежность для автомобильной экосистемы.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от 12В автомобильного аккумулятора?

О: Нет. Светодиод требует драйвера постоянного тока. Прямое подключение к 12В вызовет катастрофический сверхток и немедленный выход из строя. Обязательна схема драйвера (линейного или импульсного), регулирующая ток до 350 мА (или другого желаемого уровня в пределах спецификации).

В: Какова цель позолоченной выводной рамки (Тип "1")?

О: Позолота обеспечивает превосходную коррозионную стойкость и отличную паяемость со временем, что важно для долгосрочной надежности в суровых автомобильных условиях. Она также обеспечивает стабильное, низкоомное электрическое соединение.

В: Как интерпретировать два разных значения теплового сопротивления (Реальное vs. Электрическое)?

О: "Реальное" значение (12.8 К/Вт) измеряется напрямую с использованием теплового тестового метода. "Электрическое" значение (10 К/Вт) выводится из температурно-зависимой характеристики прямого напряжения. Для консервативного теплового проектирования рекомендуется использовать более высокое "Реальное" значение или максимальное указанное значение (16.2 К/Вт) в расчетах.

В: Всегда ли требуется радиатор?

О: Это зависит от тока накачки, температуры окружающей среды и конструкции печатной платы. При полном токе 500 мА и/или в условиях высокой температуры окружающей среды эффективный тепловой путь (через печатную плату к радиатору или большой медной области) абсолютно необходим для соблюдения предела температуры перехода. При более низких токах и в прохладных условиях самой печатной платы может быть достаточно.

11. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование массива центрального стоп-сигнала (CHMSL).

Разработчику необходимо создать CHMSL с использованием 10 светодиодов. Цель — равномерная яркость и цвет, работа от 12В системы автомобиля, с максимальной температурой точки пайки 100°C.

Шаги:

1. Электрическое проектирование: Выберите драйвер постоянного тока, способный выдавать ~3.5А суммарно (10 x 350мА). Выходное напряжение драйвера должно быть выше суммы максимальных V_Fпоследовательной цепочки. Для 10 светодиодов последовательно с V_F(max)=2.75В, драйверу требуется >27.5В на выходе. Альтернативно, используйте параллельные цепочки с балластными резисторами или индивидуальные драйверы.
2. Тепловое проектирование: Используя кривую снижения, при T_S=100°C, максимальный непрерывный I_Fсоставляет ~520 мА, поэтому 350 мА безопасно. Рассчитайте необходимое тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде: ΔT = T_J(max)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Мощность на один светодиод P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W. Требуемое R_thJA≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 К/Вт. Поскольку R_thJSсоставляет ~12.8 К/Вт, печатная плата и окружающая среда должны обеспечить R_thSA≤ 45.5 К/Вт.
3. Оптическое/Механическое: Разместите светодиоды на печатной плате в соответствии с рекомендуемой контактной площадкой. Спроектируйте световод или рассеиватель, чтобы объединить свет от 10 дискретных источников в единую, равномерную световую полосу, как того требуют нормативы.
4. Сортировка: Укажите строгие группы для светового потока (например, F3 или F4) и доминирующей длины волны (например, 3033), чтобы обеспечить близкое соответствие всех 10 светодиодов.

12. Принцип работы

2820-SR3501H-AM основан на полупроводниковой системе материалов фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прямое напряжение, превышающее энергию запрещенной зоны материала, прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев AlInGaP разработан для производства фотонов с длиной волны около 632 нм, которую человеческий глаз воспринимает как насыщенный красный цвет. Эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый чип, обеспечивает защиту от окружающей среды и формирует излучаемый свет в угол обзора 120 градусов.

13. Тенденции развития технологий

Тенденция в автомобильном светодиодном освещении, включая красные сигнальные функции, направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), увеличение плотности мощности (меньшие корпуса с более высоким световым выходом) и улучшение надежности. Также наблюдается переход к интегрированным интеллектуальным драйверам светодиодов с диагностикой и возможностями связи (например, через шину LIN или CAN). Кроме того, стремление к стандартизированным, масштабируемым осветительным модулям влияет на дизайн корпуса и оптики. Корпус 2820 представляет собой зрелую, надежную платформу, в то время как новые разработки могут быть сосредоточены на корпусах чипового масштаба (CSP) или интегрированных многокристальных модулях для еще большей гибкости проектирования и производительности.