Техническая спецификация светодиода 2020 Cube Light Red - 2.0x2.0x0.8мм - 2.3В - 0.115Вт

1. Обзор продукта

2020 Cube Light — это высоконадежный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный в первую очередь для требовательных автомобильных систем освещения. Данный компонент является частью семейства продуктов, спроектированных для соответствия строгим стандартам автомобильной промышленности, включая квалификацию AEC-Q102. Устройство отличается компактным форм-фактором 2020 (2.0 мм x 2.0 мм) и характеризуется красным излучением, что делает его подходящим для различных сигнальных, индикаторных и интерьерных функций освещения в автомобилях. Его ключевые преимущества включают прочную конструкцию для работы в жестких условиях, соответствие экологическим нормам (RoHS, REACH, безгалогенный) и стабильные характеристики в широком диапазоне рабочих температур.

2. Анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые показатели светодиода определены при типичных рабочих условиях: прямой ток (IF) 50 мА и температура термоплощадки 25°C. Типичный световой поток (IV) составляет 8 люмен, с минимумом 5 лм и максимумом 13 лм, при допуске измерения 8%. Доминирующая длина волны (λd) типично равна 616 нм, что помещает его в красный спектр, с диапазоном от 612 нм до 627 нм (допуск ±1 нм). Устройство обеспечивает широкий угол обзора (φ) 120° с допуском ±5°, гарантируя хорошую видимость с неосевых позиций. Электрически, типичное прямое напряжение (VF) составляет 2.3 В при 50 мА, в диапазоне от 1.75 В до 2.75 В (допуск ±0.05 В).

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Абсолютный максимальный прямой ток (IF) составляет 75 мА. Устройство может выдерживать импульсный ток (IFM) 400 мА для импульсов ≤10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (D=0.005). Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — 206.25 мВт. Температура перехода (TJ) не должна превышать 150°C. Диапазон рабочих и температур хранения указан от -40°C до +125°C, что подтверждает его пригодность для автомобильных условий. Светодиод не предназначен для работы с обратным напряжением. Он имеет рейтинг чувствительности к ЭСР (HBM) 2 кВ.

2.3 Тепловые характеристики

Тепловой режим критически важен для производительности и долговечности светодиода. В спецификации указаны два значения теплового сопротивления от перехода к точке пайки: \"реальное\" тепловое сопротивление (Rth JS real) 36 К/Вт (макс. 42 К/Вт) и \"электрическое\" тепловое сопротивление (Rth JS el) 25 К/Вт (макс. 29 К/Вт). Разница, вероятно, обусловлена методом измерения. Кривая снижения прямого тока четко показывает, что максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен при повышении температуры площадки пайки выше 25°C, чтобы не превысить максимальную температуру перехода.

3. Объяснение системы бинирования

Светодиод сортируется по бинам на основе трех ключевых параметров для обеспечения стабильности в производственных партиях и соответствия требованиям проектирования.

3.1 Бинирование по световому потоку

Бины потока обозначаются кодами от E2 до E5. Например, бин E3 охватывает световой поток от 6 лм до 8 лм, а бин E4 — от 8 лм до 10 лм. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с определенным диапазоном яркости для своего применения.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Бины напряжения, кодируемые как 1720, 2022, 2225 и 2527, классифицируют светодиоды по падению прямого напряжения. Например, бин 2022 включает светодиоды с VF от 2.0 В до 2.25 В. Это критически важно для проектирования эффективных драйверных схем и обеспечения равномерного распределения тока в многодиодных матрицах.

3.3 Бинирование по доминирующей длине волны

Бины длины волны, кодируемые от 1215 до 2427, группируют светодиоды по конкретному оттенку красного. Например, бин 1518 включает светодиоды с доминирующей длиной волны от 615 нм до 618 нм. Это обеспечивает цветовую стабильность в приложениях, где важна точная подборка оттенков.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлено несколько графиков, детализирующих работу в различных условиях.

4.1 ВАХ и относительный световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает нелинейную зависимость, типичную для светодиодов. Напряжение увеличивается с ростом тока. График зависимости относительного светового потока от прямого тока указывает, что световой выход увеличивается сублинейно с током, подчеркивая важность работы при рекомендуемом тестовом токе (50 мА) или близком к нему для оптимальной эффективности.

4.2 Температурная зависимость

График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает, что VF линейно уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), что может использоваться для оценки температуры перехода. График зависимости относительного светового потока от температуры перехода демонстрирует, что световой выход снижается с ростом температуры, что является критическим фактором для теплового проектирования. График смещения доминирующей длины волны от температуры перехода показывает положительное смещение (в сторону более длинных волн) с увеличением температуры.

4.3 Спектральное распределение и импульсные режимы

График спектральных характеристик показывает единственный узкий пик в красной области (~616 нм), подтверждая монохроматический источник. График допустимой импульсной нагрузки определяет максимально допустимый импульсный ток для различных длительностей импульсов и коэффициентов заполнения, что жизненно важно для проектирования схем, которые могут испытывать переходные условия.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры

Механический чертеж определяет размеры корпуса светодиода. Размер корпуса составляет 2.0 мм x 2.0 мм с типичной высотой 0.8 мм. Допуски, как правило, составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Чертеж включает детали формы линзы, а также расположение термоплощадки и электрических выводов.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Отдельный чертеж предоставляет оптимальную посадочную площадку для проектирования печатной платы. В нем детализированы размеры площадок для анода, катода и центральной термоплощадки. Соблюдение этой разводки необходимо для надежной пайки, хорошей теплопроводности к плате и предотвращения эффекта \"гробового камня\" во время оплавления.

5.3 Идентификация полярности

Хотя в предоставленном тексте это явно не детализировано, SMD светодиоды обычно используют маркировку (например, точку, выемку или разный размер/форму площадки) на корпусе или в чертеже посадочного места для обозначения катода. Разработчик должен обратиться к полному механическому чертежу для получения этой критической информации.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство рассчитано на температуру пайки оплавлением 260°C в течение 30 секунд. Это относится к пиковой температуре в местах пайки. Необходимо соблюдать правильный профиль оплавления с этапами предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, чтобы избежать теплового удара и обеспечить надежные паяные соединения без повреждения кристалла светодиода или корпуса.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности включают избегание механических нагрузок на линзу, предотвращение загрязнения и использование соответствующих процедур обращения с устройствами, чувствительными к ЭСР. Условия хранения соответствуют диапазону рабочих температур (-40°C до +125°C) в среде с низкой влажностью. Уровень чувствительности к влаге (MSL) соответствует Уровню 2, что означает, что корпус может находиться в условиях производственного цеха до одного года перед оплавлением без необходимости предварительной сушки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Информация об упаковке

Светодиоды поставляются на ленте и в катушках для автоматизированной сборки. Детали упаковки (ширина ленты, размеры ячеек, размер катушки, количество на катушке) будут указаны в полном разделе информации об упаковке, что обеспечивает совместимость со стандартным оборудованием для установки компонентов.

7.2 Система нумерации компонентов

Артикул 2020-UR050DL-AM расшифровывается следующим образом:2020: Семейство продуктов/Размер корпуса.UR: Цвет (Красный).050: Тестовый ток (50 мА).D: Тип выводной рамки (Au + Белый клей).L: Уровень яркости (Низкий).AM: Автомобильное применение. Эта система позволяет точно идентифицировать конкретные атрибуты компонента.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — автомобильное освещение. Это включает интерьерные применения, такие как индикаторы приборной панели, подсветка переключателей и фоновое освещение. Он также может подходить для внешних сигнальных функций, таких как центральный стоп-сигнал (CHMSL) или другие нефаровые применения, где требуется красный сигнал, при условии, что оптическая конструкция соответствует нормативным фотометрическим требованиям.

8.2 Соображения по проектированию

Драйверная схема:Драйвер постоянного тока обязателен для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован для работы в пределах Абсолютных Максимальных Параметров, с учетом снижения номинала при высоких температурах.
Тепловой менеджмент:Печатная плата должна быть спроектирована для эффективного отвода тепла от термоплощадки светодиода. Это может включать использование тепловых переходных отверстий, медной заливки или подключения к более крупной металлической основе или радиатору.
Оптическое проектирование:Вторичная оптика (линзы, световоды) может потребоваться для формирования луча с углом 120° под конкретное применение.
Защита от ЭСР:Хотя рейтинг составляет 2 кВ HBM, включение базовой защиты от ЭСР на печатной плате является хорошей практикой для повышения надежности.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными коммерческими светодиодами, вариант 2020 Cube Light AM отличается своейавтомобильной квалификацией (AEC-Q102), которая включает строгие испытания на температурные циклы, влажность, работу при высокой температуре и другие воздействия. Он также обладаетустойчивостью к сере (Класс A1), что критически важно в автомобильных условиях, где серосодержащие газы могут корродировать компоненты на основе серебра. Широкий диапазон рабочих температур (-40°C до +125°C) и детальная структура бинирования дополнительно выделяют его как компонент, разработанный для высоконадежных, долговечных применений, где стабильность характеристик имеет первостепенное значение.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между \"реальным\" и \"электрическим\" тепловым сопротивлением?
О: \"Реальное\" тепловое сопротивление (Rth JS real), вероятно, измеряется с использованием метода прямого измерения температуры на переходе. \"Электрическое\" тепловое сопротивление (Rth JS el) обычно рассчитывается с использованием изменения прямого напряжения от температуры (метод K-фактора). Электрический метод часто дает меньшее значение, так как может не учитывать все тепловые пути. Для консервативного теплового проектирования следует использовать более высокое \"реальное\" значение.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?
О: Это крайне не рекомендуется. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Небольшое изменение прямого напряжения (из-за температуры или разброса по бинам) может вызвать большое изменение тока при источнике постоянного напряжения, что потенциально приведет к перегрузке по току, перегреву и отказу. Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор с хорошо стабилизированным источником напряжения.

В: Почему на кривой снижения номинала есть примечание \"Не использовать ток ниже 5 мА\"?
О: При очень низких токах световой выход светодиода становится крайне нелинейным и нестабильным. Указанные фотометрические и колориметрические параметры (световой поток, доминирующая длина волны) гарантируются только при тестовом токе 50 мА или близком к нему. Работа ниже 5 мА может привести к непредсказуемым и нестабильным характеристикам.

В: Как интерпретировать коды бинов при заказе?
О: Конкретная комбинация Бинов Потока (например, E4), Бинов Напряжения (например, 2022) и Бинов Длины Волны (например, 1518), которую вы получаете на катушке, определяется производственным распределением производителя. Для критичных применений, требующих подбора цвета или яркости, вам может потребоваться указать требования к \"узкому бину\" или \"подобранному бину\", что может повлиять на доступность и стоимость.

11. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование многодиодной матрицы для фоновой подсветки внутренней дверной ручки автомобиля.
Требования:Равномерное красное свечение, стабильная яркость в диапазоне температур салона от -40°C до 85°C, срок службы 10 лет.
Процесс проектирования:
1. Выбор светодиода:Выбран 2020-UR050DL-AM за его соответствие AEC-Q102, устойчивость к сере и широкий температурный диапазон.
2. Бинирование:Для обеспечения однородности цвета и яркости запрашиваются светодиоды из одного или соседних Бинов Потока и Длины Волны (например, все из Бина Потока E3/E4 и Бина Длины Волны 1518).
3. Проектирование схемы:Одна микросхема драйвера постоянного тока питает все светодиоды, соединенные последовательно. Последовательная конфигурация гарантирует одинаковый ток через каждый светодиод, способствуя равномерной яркости. Ток драйвера устанавливается на 50 мА (типично) или немного ниже (например, 45 мА) для увеличения срока службы и обеспечения теплового запаса.
4. Тепловое проектирование:Печатная плата — двухслойная, с большой заливкой медью на верхнем слое, соединенной с термоплощадкой каждого светодиода через несколько тепловых переходных отверстий с нижним слоем, который выступает в качестве радиатора.
5. Валидация:Собранный узел тестируется на равномерность светового выхода при 25°C, 85°C и -30°C. Проводятся испытания температурными циклами для проверки надежности паяных соединений и компонентов.

12. Принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым устройством на основе p-n перехода. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (примерно 1.75-2.75 В для этого красного светодиода), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводникового материала (обычно на основе фосфида алюминия-галлия-индия — AlGaInP для красных светодиодов), энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводниковых слоев определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует выходной световой луч.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильных SMD светодиодах, таких как 2020 Cube Light, направлен наповышение эффективности(больше люмен на ватт), что позволяет снизить энергопотребление и тепловую нагрузку.Улучшение цветовой стабильности и более узкое бинированиеостаются приоритетами для эстетических применений. Также наблюдается стремление кповышению надежности и увеличению срока службыв условиях все более жесткой эксплуатации, включая более высокие допустимые температуры перехода. Кроме того, интеграция синтеллектуальным управлением(широтно-импульсная модуляция для диммирования, адресуемые светодиоды) становится все более распространенной. Базовые полупроводниковые материалы и технологии корпусирования продолжают развиваться для удовлетворения этих требований, с достижениями в области проектирования кристаллов, технологии люминофоров (для белого и других цветов) и передовых компаундов для лучших тепловых и экологических характеристик.