Техническая спецификация светодиода 2820-UY2001M-AM - SMD корпус 2.8x2.0мм - Прямое напряжение 2.4В - Световой поток 33лм - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

Серия 2820-UY2001M-AM представляет собой высоконадежный поверхностно-монтируемый светодиодный компонент, разработанный специально для требовательных применений в автомобильном освещении. Устройство характеризуется компактным корпусом SMD 2820 и обеспечивает типичный световой поток 33 люмена при стандартном рабочем токе 200 мА. Основной световой выход находится в желтом спектре с доминирующей длиной волны около 589 нм. Ключевым отличием данного продукта является его соответствие строгому стандарту квалификации AEC-Q102 Rev A для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных применениях, что гарантирует производительность и долговечность в суровых условиях, типичных для автомобильной промышленности. Дополнительные сертификаты включают соответствие критериям RoHS, REACH и бесгалогенного производства, что делает его подходящим выбором для современных экологически ориентированных конструкций.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этой серии светодиодов основаны на их автомобильной надежности и оптимизированных фотометрических характеристиках. Устройство обладает высокой устойчивостью к электростатическим разрядам (ESD) 2 кВ (HBM), что повышает надежность при обращении и монтаже. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает отличное пространственное распределение света, что критически важно для применений, таких как внутреннее окружающее освещение, подсветка приборной панели и внешние сигнальные огни, где требуется равномерная яркость. Основным целевым рынком является автомобильный сектор, включая поставщиков уровня Tier-1 и производителей оригинального оборудования (OEM), разрабатывающих осветительные модули для легковых автомобилей, коммерческих грузовиков и мотоциклов. Его характеристики надежности также делают его кандидатом для других рынков с высокими требованиями к надежности, таких как промышленные индикаторные лампы и наружные вывески, где критически важна долгосрочная производительность.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических, оптических и тепловых параметров необходимо для правильного проектирования схемы и интеграции системы.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Центральным фотометрическим параметром является световой поток (Φ_v), указанный с типичным значением 33 люмена при I_F= 200 мА. Минимальное и максимальное значения составляют 27 лм и 45 лм соответственно, с допуском измерения ±8%. Доминирующая длина волны (λ_d) составляет 589 нм (типично), в диапазоне от 585 нм до 594 нм с жестким допуском ±1 нм. Это помещает излучение в желтую цветовую область. Пространственное распределение света определяется широким углом обзора 120 градусов, измеренным в точках половинной интенсивности (где сила света составляет 50% от пикового значения). Допуск для этого параметра составляет ±5°.

2.2 Электрические характеристики

Прямое напряжение (V_F) является критическим параметром для проектирования источника питания и управления температурным режимом. При типичном рабочем токе 200 мА, V_Fсоставляет 2.4 В, в диапазоне от 2.00 В до 2.75 В (допуск ±0.05 В). Рекомендуемый постоянный прямой ток (I_F) равен 200 мА, с абсолютным максимальным значением 250 мА. В условиях импульсной перегрузки устройство может выдерживать пиковый ток (I_FM) 1000 мА для импульсов ≤10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (D=0.005). Важно отметить, что этот светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения.

2.3 Тепловые характеристики

Эффективный отвод тепла имеет первостепенное значение для производительности и срока службы светодиода. Тепловое сопротивление от полупроводникового перехода до точки пайки (R_thJS) представлено двумя значениями: 32 К/Вт (типичное, реальное измерение) и 28 К/Вт (типичное, электрическое измерение). Максимально допустимая температура перехода (T_J) составляет 150°C. Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон (T_opr) от -40°C до +125°C, что является стандартом для автомобильных компонентов. Рассеиваемая мощность (P_d) имеет максимальное значение 687.5 мВт.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам. Серия 2820-UY2001M-AM использует трехмерную систему сортировки.

3.1 Сортировка по световому потоку

Световой поток классифицируется на три бина: F1 (27-33 лм), F2 (33-39 лм) и F3 (39-45 лм). Суффикс "M" в номере детали указывает на средний уровень яркости, который обычно соответствует бину F1 или нижней части бина F2.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется для облегчения согласования токов в многодиодных массивах. Бины: 2022 (2.00-2.25 В), 2225 (2.25-2.50 В) и 2527 (2.50-2.75 В).

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Бины доминирующей длины волны обеспечивают однородность цвета: 8588 (585-588 нм), 8891 (588-591 нм) и 9194 (591-594 нм). Цветовой код "UY" обозначает желтую группу, которая охватывает эти бины.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации приведены несколько графиков, необходимых для прогнозирования производительности в нестандартных условиях.

4.1 ВАХ и относительный световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает типичную экспоненциальную зависимость диода. При 200 мА напряжение группируется около 2.4 В. График зависимости относительного светового потока от прямого тока является сублинейным; поток увеличивается с током, но начинает насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности.

4.2 Температурная зависимость

График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает отрицательный температурный коэффициент; V_Fлинейно уменьшается с ростом температуры (примерно -2 мВ/°C). Это может использоваться для оценки температуры перехода. График зависимости относительного светового потока от температуры перехода показывает значительное снижение светового выхода при повышении температуры. При 125°C поток составляет лишь около 60-70% от его значения при 25°C, что подчеркивает критическую необходимость эффективного теплового управления. График зависимости относительной длины волны от температуры перехода указывает на небольшое красное смещение (увеличение длины волны) с ростом температуры.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинальных характеристик

График относительного спектрального распределения подтверждает монохроматический желтый пик излучения около 589 нм с минимальными нежелательными спектральными компонентами. Кривая снижения номинального прямого тока определяет максимально допустимый постоянный ток в зависимости от температуры контактной площадки (T_S). При максимальной T_S125°C ток должен быть снижен до 250 мА (абсолютный максимум). Для надежной работы рекомендуется работать значительно ниже этого предела.

4.4 Возможности обработки импульсов

График допустимой обработки импульсов определяет допустимый пиковый импульсный ток (I_FP) для заданной длительности импульса (t_p) и коэффициента заполнения (D). Для очень коротких импульсов (например, 10 мкс) ток может значительно превышать постоянный максимум. Это актуально для приложений с ШИМ-диммированием.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Физические размеры

Светодиод размещен в корпусе SMD 2820. Номинальные размеры: длина 2.8 мм, ширина 2.0 мм. Точная высота и подробный чертеж размеров, включая форму линзы и расположение выводной рамки, приведены в механическом чертеже, со стандартными допусками ±0.1 мм, если не указано иное.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Рекомендуется конструкция посадочного места для обеспечения надежной пайки и оптимальных тепловых характеристик. Разводка включает площадки для двух электрических анодов/катодов и центральную тепловую площадку для отвода тепла. Соблюдение этого посадочного места критически важно для механической стабильности и передачи тепла от тепловой площадки светодиода к печатной плате.

5.3 Идентификация полярности

Полярность (анод и катод) маркирована на устройстве, обычно с помощью визуального индикатора, такого как выемка, точка или скошенный угол. Механический чертеж в спецификации указывает эту маркировку. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки для предотвращения повреждений.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Компонент совместим со стандартными процессами пайки оплавлением инфракрасным излучением или конвекцией. Максимальная пиковая температура пайки не должна превышать 260°C, а время выше 260°C должно быть ограничено максимум 30 секундами. Применим стандартный профиль нагрева, предварительного нагрева, оплавления и охлаждения для бессвинцового припоя (SnAgCu). Уровень чувствительности к влаге (MSL) оценивается как Уровень 2, что означает, что устройство может находиться в условиях производственного цеха до одного года до пайки без необходимости сушки.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Ключевые меры предосторожности включают: Избегайте подачи обратного напряжения. Используйте токоограничивающую схему; не подключайте напрямую к источнику напряжения. Внедрите надлежащие процедуры обращения с ESD во время сборки. Убедитесь, что тепловая площадка правильно припаяна к медной заливке на печатной плате для эффективного отвода тепла. Не превышайте абсолютные максимальные значения по току, напряжению или температуре.

6.3 Условия хранения

Диапазон температур хранения (T_stg) составляет от -40°C до +125°C. Для долгосрочного хранения, превышающего срок годности MSL-2, устройства должны храниться в сухой среде или в влагозащитных пакетах с осушителем.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматической сборки методом "pick-and-place". Информация об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте.

7.2 Система нумерации деталей

Номер детали 2820-UY2001M-AM расшифровывается следующим образом:

• 2820: Семейство продуктов и размер корпуса (2.8мм x 2.0мм).
• UY: Цвет (Желтый).
• 200: Испытательный ток в миллиамперах (200 мА).
• 1: Тип выводной рамки (1 = Позолоченная).
• M: Уровень яркости (M = Средний).
• AM: Обозначает класс для автомобильных применений.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение -автомобильное освещение. Конкретные области использования включают:

• Внутреннее освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, подсветка ножного пространства, окружающее освещение.
• Внешняя сигнализация:Центральные стоп-сигналы (CHMSL), габаритные огни, указатели поворота (часто в комбинации с другими цветами или линзами).
• Подсветка дисплеев:Иконки комбинации приборов, кнопки информационно-развлекательной системы.

8.2 Соображения при проектировании

Тепловое управление:Это наиболее критический аспект. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий под тепловой площадкой, соединенных с внутренними заземляющими слоями или выделенными радиаторами. Рассчитайте ожидаемую температуру перехода, используя R_thJSи рассеиваемую мощность (P_d= V_F* I_F). Поддерживайте T_Jзначительно ниже 150°C для долгого срока службы.
Схема управления:Используйте драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный световой выход и предотвратить тепловой разгон. Драйвер должен быть рассчитан на автомобильный диапазон напряжений (обычно 9-16 В с учетом переходных процессов сброса нагрузки). Рассмотрите ШИМ-диммирование для управления яркостью, ссылаясь на возможности обработки импульсов.
Оптическое проектирование:Угол обзора 120° может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для формирования луча для конкретных применений, таких как индикаторные лампы.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными коммерческими желтыми светодиодами, серия 2820-UY2001M-AM предлагает явные преимущества:

• Соответствие AEC-Q102:Это ключевое отличие, включающее строгие испытания на температурные циклы, влажность, срок службы при высокой температуре (HTOL) и другие стресс-факторы, не требуемые для потребительских компонентов.
• Расширенный температурный диапазон:Работа от -40°C до +125°C необходима для автомобильных применений в моторном отсеке или снаружи.
• Устойчивость к сере:В спецификации указан класс критериев испытаний на серу A1, что указывает на устойчивость к коррозионным атмосферам, встречающимся в некоторых автомобильных и промышленных средах.
• Контролируемая сортировка:Более жесткая сортировка по потоку, напряжению и длине волны обеспечивает лучшую согласованность в автомобильных осветительных модулях, где критически важны соответствие цвета и яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Каково типичное прямое напряжение при 200 мА?
О1: Типичное прямое напряжение (V_F) составляет 2.4 вольта, в диапазоне от 2.00 В до 2.75 В в зависимости от бина напряжения.

В2: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3 В?
О2: Не напрямую. Поскольку V_Fсоставляет ~2.4 В, требуется последовательный токоограничивающий резистор или, предпочтительно, драйвер постоянного тока для установки тока 200 мА от шины 3.3 В. Простой расчет резистора: R = (V_supply- V_F) / I_F.

В3: Насколько падает световой выход при высокой температуре?
О3: Ссылаясь на график производительности, относительный световой поток падает примерно до 60-70% от его значения при 25°C, когда температура перехода достигает 125°C. Это подчеркивает необходимость отличного теплового проектирования.

В4: Подходит ли этот светодиод для ШИМ-диммирования?
О4: Да, подходит. Следует обратиться к графику допустимой обработки импульсов, чтобы убедиться, что пиковый ток и длительность импульса, используемые в схеме ШИМ, не превышают безопасную рабочую область. Типичные частоты ШИМ составляют от сотен Гц до нескольких кГц.

В5: Что означает суффикс "AM"?
О5: Суффикс "AM" явно обозначает, что этот компонент квалифицирован и предназначен для автомобильных применений, соответствующих соответствующим отраслевым стандартам (AEC-Q102).

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование многодиодного массива для автомобильной внутренней световой ленты, требующей равномерного желтого освещения.
Этапы проектирования:
1. Электрическое проектирование:Определите конфигурацию массива (последовательная/параллельная). Для равномерного тока лучше всего подходит последовательная цепочка. Если доступно 12 В, до 4 светодиодов (4 * 2.4 В = 9.6 В) можно разместить последовательно с токоограничивающим резистором или линейным драйвером постоянного тока. Для большего количества светодиодов рекомендуется импульсный драйвер постоянного тока.
2. Тепловое проектирование:Рассчитайте общую мощность: 4 светодиода * (2.4 В * 0.2 А) = 1.92 Вт. Спроектируйте печатную плату с большой медной областью на слое, к которому крепятся тепловые площадки светодиодов, используя несколько тепловых переходных отверстий для распределения тепла на другие слои.
3. Оптическое/механическое:Разместите светодиоды с таким шагом, который в сочетании с их лучом 120° создает бесшовную линию света. Рассеивающая крышка поможет смешать отдельные пятна светодиодов.
4. Выбор компонентов:Укажите точные коды бинов (например, F1 для потока, 8891 для длины волны) в заказе на покупку, чтобы обеспечить постоянство цвета и яркости в течение всего производственного цикла.

12. Принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым фотонным устройством. Когда прямое напряжение, превышающее его энергию запрещенной зоны, прикладывается между анодом и катодом, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе таких материалов, как InGaN или AlInGaP для желтого света). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещенной зоны полупроводникового материала. Затем свет извлекается через эпоксидную или силиконовую линзу корпуса, которая также обеспечивает защиту от окружающей среды и определяет угол обзора.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильных светодиодах, подобных этой серии, направлен на:
Повышенную эффективность (лм/Вт):Постоянные улучшения материалов и корпусов направлены на получение большего количества люменов на ватт, снижая электрическую нагрузку и тепловые проблемы.
Увеличенную плотность мощности:Меньшие корпуса, обеспечивающие более высокий поток, позволяют создавать более компактные и стилизованные осветительные конструкции.
Улучшенную надежность и тестирование:Более строгие квалификации AEC и введение новых испытаний для возникающих режимов отказов (например, более агрессивная устойчивость к сере).
Интегрированные решения:Рост популярности светодиодных модулей с интегрированными драйверами, контроллерами и интерфейсами связи (LIN, CAN) вместо дискретных компонентов. Хотя данная деталь является дискретным излучателем, она вписывается в более широкую экосистему этих продвинутых модулей.