Техническая спецификация (Datasheet) красного светодиода 2820 - SMD корпус 2.8x2.0мм - 2.4В типично - 70лм при 350мА - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

Серия 2820 представляет собой высокоинтенсивный красный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный специально для требовательных применений в автомобильном освещении. Этот компонент спроектирован в соответствии со строгими стандартами автомобильной промышленности, обеспечивая надежную работу в компактном SMD корпусе. Его основное применение — автомобильные сигнальные и интерьерные огни, где критически важны стабильный цветовой выход, высокая надежность и длительный срок службы.

Ключевые преимущества этого светодиода включают квалификацию по стандарту AEC-Q102 Revision A, что гарантирует соответствие строгим требованиям к качеству и надежности в автомобильном секторе. Он также соответствует экологическим директивам RoHS и REACH и не содержит галогенов, что делает его подходящим для современных экологичных проектов. Уровень чувствительности к влаге (MSL) корпуса составляет 2, что является стандартным для многих SMD компонентов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые параметры производительности определены при стандартных условиях испытаний с прямым током (I_F) 350 мА. Типичный световой поток составляет 70 люмен (лм), с минимумом 60 лм и максимумом 90 лм, при допуске измерения ±8%. Такая высокая мощность достигается при типичном прямом напряжении (V_F) 2.4 вольта, в диапазоне от 2.00В до 2.75В (допуск ±0.05В). Доминирующая длина волны (λ_d) составляет типично 614 нанометров (нм), определяя его красный цвет, с диапазоном от 612 нм до 624 нм (допуск ±1нм). Устройство обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов (φ) с допуском ±5°, обеспечивая широкое и равномерное освещение.

2.2 Тепловые режимы и абсолютные максимальные параметры

Теплоотвод критически важен для долговечности светодиода. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (R_{th JS}) указано двумя методами: реальное измерение 12.8 К/Вт (тип.) и измерение электрическим методом 10 К/Вт (тип.). Абсолютные максимальные параметры определяют пределы эксплуатации: максимальная рассеиваемая мощность (P_d) 1375 мВт, максимальный постоянный прямой ток (I_F) 500 мА, и импульсный ток (I_FM) 1500 мА для импульсов ≤10 мкс с коэффициентом заполнения 0.005. Максимальная температура перехода (T_J) составляет 150°C, в то время как рабочий и диапазон температур хранения от -40°C до +125°C, что подходит для автомобильных условий. Устройство выдерживает чувствительность к ЭСР 2 кВ (HBM, R=1.5кОм, C=100пФ) и температуру пайки оплавлением 260°C в течение 30 секунд.

3. Объяснение системы бинов (сортировки)

Для обеспечения стабильности цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам. В данном продукте используется трехмерная система бинов.

3.1 Бины светового потока

Светодиоды классифицируются по световому потоку при 350 мА:
• Бин F6: от 60 лм (Мин.) до 70 лм (Макс.)
• Бин F7: от 70 лм (Мин.) до 80 лм (Макс.)
• Бин F8: от 80 лм (Мин.) до 90 лм (Макс.)

3.2 Бины прямого напряжения

Светодиоды сортируются по электрическим характеристикам:
• Бин 2022: от 2.00В (Мин.) до 2.25В (Макс.)
• Бин 2225: от 2.25В (Мин.) до 2.50В (Макс.)
• Бин 2527: от 2.50В (Мин.) до 2.75В (Макс.)

3.3 Бины доминирующей длины волны

Светодиоды группируются по точному оттенку красного цвета:
• Группа 1215: от 612 нм (Мин.) до 615 нм (Макс.)
• Группа 1518: от 615 нм (Мин.) до 618 нм (Макс.)
• Группа 1821: от 618 нм (Мин.) до 621 нм (Макс.)
• Группа 2124: от 621 нм (Мин.) до 624 нм (Макс.)

Для всех измерений бинов указаны допуски: ±8% для светового потока, ±0.05В для прямого напряжения и ±1нм для доминирующей длины волны, с использованием импульса тока длительностью 25 мс.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График относительного спектрального распределения показывает пик в красной области около 614 нм с минимальным излучением в других спектральных диапазонах, подтверждая чистый красный цвет. Диаграмма направленности иллюстрирует типичное пространственное распределение света, что коррелирует со спецификацией угла обзора 120°, где интенсивность падает вдвое на ±60° от осевой линии.

4.2 Зависимость ток-напряжение (I-V) и ток-световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения демонстрирует характерную экспоненциальную кривую диода. В типичной рабочей точке 350 мА напряжение составляет приблизительно 2.4В. График зависимости относительного светового потока от прямого тока показывает, что световой выход увеличивается сублинейно с ростом тока, подчеркивая важность источника постоянного тока для стабильной яркости.

4.3 Зависимость от температуры

График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает отрицательный температурный коэффициент; V_Fуменьшается с ростом температуры, что типично для светодиодов. График зависимости относительного светового потока от температуры перехода указывает на снижение светового выхода при повышении температуры перехода, подчеркивая критическую необходимость эффективного теплоотвода для поддержания яркости. График зависимости относительного смещения длины волны от температуры перехода показывает небольшое смещение доминирующей длины волны (обычно на несколько нанометров) с температурой, что важно для применений, критичных к цвету.

4.4 Снижение параметров и импульсный режим

Кривая снижения прямого тока определяет максимально допустимый постоянный ток в зависимости от температуры контактной площадки (T_S). Например, при максимальной T_S125°C, максимальный I_Fсоставляет 500 мА. График также указывает минимальный рабочий ток 50 мА. График допустимой импульсной нагрузки определяет допустимый пиковый импульсный ток (I_F) для заданной длительности импульса (t_p) и коэффициента заполнения (D) при 25°C, что полезно для импульсных или мультиплексных схем управления.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод поставляется в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) с отраслевым обозначением 2820, что соответствует приблизительным размерам 2.8 мм в длину и 2.0 мм в ширину. Подробный механический чертеж в спецификации предоставляет все критические размеры, включая общую высоту, расстояние между выводами и расположение контактных площадок. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Предоставлена специальная схема контактной площадки для проектирования печатной платы. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации площадок крайне важно для обеспечения надежных паяных соединений, правильного отвода тепла от тепловой площадки и корректного позиционирования светодиода. Схема включает размеры для окна паяльной маски и медной площадки, обеспечивая оптимальное формирование паяльного валика и механическую стабильность.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке

Компонент совместим со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасных или конвекционных печах. Спецификация включает профиль оплавления с указанием критических параметров: максимальная пиковая температура 260°C, которую корпус может выдерживать до 30 секунд. Профиль детализирует этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения для предотвращения теплового удара и обеспечения надежных паяных соединений без повреждения кристалла светодиода или корпуса.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Ключевые меры предосторожности при обращении и использовании включают: избегание механических нагрузок на линзу светодиода, предотвращение загрязнения оптической поверхности, обеспечение соблюдения процедур защиты от ЭСР из-за уровня 2кВ (HBM), а также учет уровня чувствительности к влаге (MSL 2) путем прогрева компонентов, если влагозащитный пакет был вскрыт дольше указанного времени перед пайкой.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Система обозначения номенклатурных номеров

Номенклатурный номер 2820-UR3501H-AM расшифровывается следующим образом:
• 2820: Семейство продуктов и размер корпуса.
• UR: Код цвета для Красного.
• 350: Испытательный ток в миллиамперах (350 мА).
• 1: Тип выводной рамки (1 = Позолоченная).
• H: Уровень яркости (H = Высокий).
• AM: Обозначает серию для автомобильных применений.

Спецификация также предоставляет полный список других доступных кодов цветов (например, UB для Синего, UG для Зеленого, UA для Янтарного, различные оттенки белого) для платформы 2820.

7.2 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Раздел об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между гнездами и ориентацию компонентов на ленте, что критически важно для правильной настройки сборочных линий.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основным и заявленным применением являетсяавтомобильное освещение. Это охватывает широкий спектр применений:
• Внешние сигнальные огни: Задние комбинированные фонари (габаритные/стоп-сигналы), центральный стоп-сигнал (CHMSL), боковые габаритные огни.
• Интерьерное освещение: Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, фоновое освещение, лампы для чтения.
• Его квалификация AEC-Q102, широкий температурный диапазон и устойчивость к сере (Class A1) делают его надежным для суровых автомобильных условий с воздействием температурных циклов, вибрации и потенциально коррозионных атмосфер.

8.2 Особенности проектирования

• Схема управления: Всегда используйте источник постоянного тока для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. При проектировании драйвера следует учитывать бин прямого напряжения.
• Теплоотвод:** Низкое тепловое сопротивление (10-13 К/Вт) указано от перехода к точке пайки. Фактическая температура перехода сильно зависит от теплового дизайна печатной платы (площадь меди, переходные отверстия, материал платы). Используйте кривую снижения параметров для проектирования адекватного решения теплоотвода через печатную плату, чтобы поддерживать T_Jв безопасных пределах, особенно при высоких температурах окружающей среды.
• Оптический дизайн: Угол обзора 120° полезен для применений, требующих широкого освещения. Для более сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы).
• Устойчивость к сере: Классификация по тесту на устойчивость к сере (Class A1) указывает на определенную степень устойчивости к атмосфере, содержащей серу, что полезно для применений в определенных географических регионах или промышленных средах, хотя в первую очередь ориентировано на автомобильную отрасль.

9. Техническое сравнение и отличия

Хотя существует множество SMD красных светодиодов, серия 2820 выделяется благодаря своейавтомобильной квалификации (AEC-Q102). Это не просто маркетинговый термин; это означает, что компонент прошел набор строгих стресс-тестов, определенных автомобильной промышленностью для долгосрочной надежности в экстремальных условиях. По сравнению со светодиодами коммерческого класса, эта серия предлагает гарантированную производительность в указанном диапазоне от -40°C до +125°C, более высокую устойчивость к импульсным токам и документированную устойчивость к сере. Сочетание высокого светового потока (70 лм тип.), широкого угла обзора и этого пакета надежности делает его сильным кандидатом для автомобильных дизайнеров, которые не могут идти на компромисс в отношении частоты отказов компонентов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой рекомендуемый рабочий ток для этого светодиода?
О: Спецификация характеризует производительность при 350 мА, что считается типичной рабочей точкой. Он может работать от 50 мА до своего абсолютного максимума в 500 мА постоянного тока, но яркость и эффективность будут меняться. Всегда обращайтесь к кривой снижения параметров при работе в условиях высокой температуры окружающей среды.

В: Как интерпретировать бины светового потока (F6, F7, F8)?
О: Это позволяет выбрать уровень яркости для вашего применения. Например, заказ из бина F7 гарантирует, что светодиод будет выдавать от 70 до 80 люмен при токе 350 мА в стандартных условиях испытаний. Это обеспечивает стабильность яркости вашего конечного продукта.

В: Бин прямого напряжения — 2225. Что это значит для проектирования моего драйвера?
О: Это означает, что V_Fваших светодиодов будет находиться в диапазоне от 2.25В до 2.50В при 350 мА. Ваш источник постоянного тока должен быть способен обеспечить требуемый ток, подавая напряжение, равное или превышающее максимальное V_Fв цепочке (с учетом последовательного соединения) плюс любой запас для самого драйвера.

В: Необходим ли радиатор?
О: Хотя сам светодиод не имеет прикрепленного радиатора, эффективный теплоотвод являетсянеобходимым. Тепло должно отводиться от контактных площадок через печатную плату. Для работы на полном токе (350-500 мА) или при высоких температурах окружающей среды настоятельно рекомендуется использовать печатную плату со значительной площадью медного слоя (выполняющего роль радиатора) для поддержания долгосрочной надежности и предотвращения деградации светового потока.

11. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование высокоинтенсивного автомобильного стоп-сигнала.
1. Требования: Кластер светодиодов для стоп-сигнала должен соответствовать специфическим фотометрическим нормам по интенсивности, выдерживать автомобильные температурные циклы (окружающая среда от -40°C до 85°C) и иметь срок службы более 10 000 часов.
2. Выбор компонента: Выбран светодиод 2820-UR3501H-AM за его квалификацию AEC-Q102, высокий световой поток (70 лм тип.) и способность работать при температуре перехода 125°C.
3. Тепловой дизайн: Печатная плата спроектирована с медным слоем 2 унции на верхней и нижней сторонах, соединенным множеством тепловых переходных отверстий под тепловой площадкой светодиода. Проведено тепловое моделирование, чтобы убедиться, что температура перехода остается ниже 110°C при непрерывном нажатии на тормоз при максимальной температуре в салоне.
4. Электрический дизайн: Светодиоды расположены в последовательно-параллельной конфигурации. Выбрана микросхема драйвера светодиодов с понижающим преобразователем и постоянным током, которая может работать в диапазоне входного напряжения (9-16В) и обеспечивать стабильный выход 350 мА, с номинальным напряжением, превышающим сумму максимальных V_F(Бин 2527) для последовательной цепочки.
5. Результат: Готовый узел проходит все автомобильные испытания на надежность (тепловые циклы, влажность, вибрация) и обеспечивает стабильный, яркий красный световой выход на протяжении всего срока службы автомобиля.

12. Принцип работы

Это устройство является светоизлучающим диодом (LED). Его работа основана на явлении электролюминесценции в полупроводниковом материале. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (приблизительно 2.0В для этого красного светодиода), электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа полупроводниковых слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный около 614 нм, определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых в активной области кристалла светодиода. Затем свет извлекается через эпоксидную линзу корпуса, которая имеет форму для достижения желаемого угла обзора 120 градусов.

13. Технологические тренды

Развитие светодиодов для автомобильного освещения следует нескольким четким трендам. Существует постоянное стремление кповышению световой отдачи(больше люмен на ватт) для снижения электрической нагрузки и повышения энергоэффективности, что критически важно для электромобилей.Улучшение стабильности цветав зависимости от температуры и срока службы остается важным, особенно с внедрением камерных систем помощи водителю (ADAS), которые должны надежно распознавать сигнальные огни.Миниатюризацияпродолжается, позволяя создавать более тонкие и стилизованные дизайны фар. Кроме того, интеграцияинтеллектуальных функций, таких как адаптивное освещение и связь через свет (Li-Fi), является развивающейся областью, хотя обычно она включает более сложные модули, а не дискретные светодиоды, такие как 2820. Серия 2820 соответствует тренду предоставления надежных, высокопроизводительных дискретных компонентов, которые служат надежными строительными блоками для этих передовых систем освещения.