Техническая документация на светодиоды серии 2820-C02001M-AM - SMD корпус - Белый цвет - 80 лм при 200 мА - 3.0 В - Угол обзора 120°

1. Обзор продукта

Серия 2820-C02001M-AM представляет собой высокопроизводительный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный в первую очередь для требовательных применений в автомобильном освещении. Он создан для соответствия строгим стандартам надежности автомобильного класса, включая квалификацию AEC-Q102. Светодиод излучает холодный белый свет и выполнен в компактном корпусе 2820, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством, где требуется стабильное яркое освещение.

Ключевые преимущества этой серии включают надежную конструкцию для сред с высокими требованиями к надежности, отличную световую отдачу и широкий угол обзора 120 градусов, обеспечивающий широкое и равномерное распределение света. Соответствие директивам RoHS, REACH и бесгалогенности дополнительно подчеркивает его пригодность для современных экологически сознательных электронных сборок.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Основные характеристики определены при типичных рабочих условиях прямого тока (IF) 200 мА. При этом токе светодиод создает типичный световой поток (IV) 80 люмен (лм), с минимумом 70 лм и максимумом 100 лм. Прямое напряжение (VF) при 200 мА составляет типично 3.00 вольта, в диапазоне от 2.75В до 3.5В. Этот параметр критически важен для проектирования драйверной схемы и расчетов теплового режима.

Доминирующие координаты цветности указаны как CIE x=0.3227 и CIE y=0.3351, определяя холодную белую точку. Допуск для этих координат составляет ±0.005, что обеспечивает постоянство цвета в пределах партии. Устройство имеет широкий угол обзора (φ) 120 градусов, который представляет собой угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения.

2.2 Предельные рабочие режимы и тепловое управление

Для обеспечения долгосрочной надежности устройство не должно эксплуатироваться за пределами своих абсолютных максимальных режимов. Максимальный непрерывный прямой ток (IF) составляет 350 мА. Устройство может выдерживать импульсный ток (IFM) 750 мА для импульсов ≤ 10 мкс с низким коэффициентом заполнения. Максимальная температура перехода (TJ) составляет 150°C.

Тепловое управление имеет решающее значение. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rth JS) имеет два указанных значения: реальное измерение 20-22 К/Вт и электрическое измерение 16 К/Вт макс. Кривая снижения прямого тока четко показывает, что допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен по мере увеличения температуры контактной площадки (Ts) выше 25°C. Например, при Ts 125°C максимально допустимый IF составляет 350 мА, и далее он линейно уменьшается.

3. Объяснение системы бинирования

Светодиоды сортируются по бинам для гарантии постоянства характеристик для конечного пользователя. Три ключевых параметра подвергаются бинированию: Световой поток, Прямое напряжение и Цветность.

3.1 Бины светового потока

Бины светового потока обозначаются кодами, такими как F7, F8 и F9. Например, бин F7 охватывает светодиоды со световым потоком между 70 лм (мин) и 80 лм (макс) при измерении при IF=200мА. Это позволяет разработчикам выбрать класс яркости, подходящий для их применения.

3.2 Бины прямого напряжения

Бины прямого напряжения обеспечивают электрическую совместимость. Примеры включают бин 2730 (VF: 2.75В - 3.00В) и бин 3032 (VF: 3.00В - 3.25В). Подбор светодиодов из одного вольтажного бина может помочь достичь равномерного распределения тока в параллельных конфигурациях.

3.3 Бины цвета (цветности)

Предоставленная диаграмма цветности показывает структуру для бинов холодного белого цвета, таких как 56M, 58M, 61M и 63M. Каждый бин определяется четырехугольной областью на диаграмме цветности CIE 1931, заданной четырьмя наборами координат (x, y). Такое точное бинирование обеспечивает жесткий контроль цвета, что жизненно важно в автомобильном освещении, где часто требуется согласование цвета между несколькими светодиодами.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 ВАХ и зависимость светового потока от тока

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает типичную экспоненциальную зависимость диода. При 200 мА VF сосредоточено около 3.0В. График зависимости относительного светового потока от прямого тока указывает, что световой выход увеличивается сублинейно с током. Хотя увеличение тока повышает выходную мощность, оно также увеличивает рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может повлиять на долговечность и стабильность цвета.

4.2 Температурная зависимость

График зависимости относительного светового потока от температуры перехода критически важен для теплового проектирования. Световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. При 100°C относительный поток составляет примерно 85% от его значения при 25°C. Это подчеркивает важность эффективного теплоотвода.

График смещения координат цветности в зависимости от температуры перехода показывает минимальное смещение (Δx, Δy в пределах ±0.01) в диапазоне от -50°C до +125°C, что указывает на хорошую стабильность цвета с температурой. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2 мВ/°C.

4.3 Спектральное распределение

График относительного спектрального распределения показывает пик в синей области длин волн (около 450-455 нм), типичный для белого светодиода с люминофорным преобразованием, с широким вторичным пиком в желтой области от люминофора, которые в совокупности дают белый свет.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод использует стандартный SMD корпус 2820. Механический чертеж определяет физические размеры в миллиметрах. Ключевые особенности включают расположение анодной и катодной площадок и общую высоту корпуса. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения правильного механического крепления, электрического соединения и оптимального теплопереноса от тепловой площадки светодиода на печатную плату. Соблюдение этой посадочной площадки необходимо для надежности, особенно в условиях термических циклов, характерных для автомобильной среды.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство рассчитано на пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение максимум 30 секунд в соответствии с профилем IPC/JEDEC J-STD-020. Уровень чувствительности к влаге (MSL) равен 2, что означает, что компоненты должны быть просушены, если они подвергались воздействию окружающих условий более одного года перед использованием. Соблюдение рекомендуемого профиля оплавления и мер предосторожности при обращении обязательно для предотвращения растрескивания корпуса или дефектов паяных соединений.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматизированной сборки. Информация об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте. Структура номера детали (например, 2820-C02001M-AM) кодирует ключевые атрибуты, такие как размер корпуса (2820), цвет/тип кристалла (C02001M) и обозначение серии (AM). Заказ включает указание требуемых бинов для светового потока, прямого напряжения и цветности.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение - автомобильное освещение. Это включает внутреннее освещение (плафоны, картографические огни, фоновое освещение), внешние сигнальные огни (центральный стоп-сигнал - CHMSL) и, возможно, некоторые вспомогательные функции освещения. Его квалификация AEC-Q102 и устойчивость к сере (Класс A1) делают его подходящим для суровых условий под капотом или внешней среды автомобиля.

8.2 Вопросы проектирования

Драйверная схема:Драйвер постоянного тока необходим для поддержания стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован с учетом диапазона бинов прямого напряжения и обеспечивать адекватное ограничение тока до 350 мА.

Тепловое проектирование:Эффективное тепловое управление обязательно. Печатная плата должна использовать тепловые переходные отверстия под тепловой площадкой светодиода, соединенные с большой медной площадкой или внешним радиатором, чтобы минимизировать рост температуры в точке пайки (Ts). Всегда обращайтесь к кривой снижения прямого тока.

Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое покрытие. Для фокусированных применений потребуется вторичная оптика (линзы, отражатели). Механический чертеж предоставляет необходимые размеры для проектирования такой оптики.

Защита от ЭСР:Хотя светодиод имеет надежный рейтинг ЭСР 8 кВ (HBM), во время сборки все равно рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с обычными коммерческими светодиодами, ключевыми отличиями этой серии являются ее сертификаты надежности автомобильного класса (AEC-Q102), явное тестирование на устойчивость к сернистым газам (Класс A1) и расширенный рабочий температурный диапазон (-40°C до +125°C). Детальная структура бинирования по цвету и потоку обеспечивает уровень постоянства, требуемый для автомобильных применений, где несколько светодиодов используются в одной сборке. Сочетание хорошей световой отдачи (80 лм при 200мА эквивалентно ~133 лм/Вт при входной мощности ~0.6Вт) и широкого угла обзора в компактном корпусе предлагает сбалансированное решение для конструкций, критичных к пространству и производительности.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Что означает рейтинг MSL 2?

MSL 2 (Уровень чувствительности к влаге 2) указывает, что упакованный светодиод может подвергаться воздействию условий окружающей среды цеха (

10.2 Как интерпретировать два разных значения теплового сопротивления (Rth JS)?

В спецификации указано "Реальное" Rth JS 20-22 К/Вт и "Электрическое" Rth JS 16 К/Вт макс. "Реальное" значение обычно измеряется с использованием физического датчика температуры и считается более точным для теплового моделирования. "Электрический" метод использует температурно-зависимое прямое напряжение в качестве заместителя температуры перехода. Для консервативного теплового проектирования рекомендуется использовать большее "реальное" значение (22 К/Вт), чтобы обеспечить достаточный запас прочности.

10.3 Можно ли использовать эти светодиоды параллельно без балансировки тока?

Прямое параллельное подключение, как правило, не рекомендуется без дополнительных мер. Из-за естественных вариаций прямого напряжения (даже в пределах одного бина) светодиоды в параллели не будут делить ток поровну. Светодиод с немного более низким VF будет потреблять больше тока, что потенциально может привести к перегреву и ускоренной деградации. Использование отдельного токоограничивающего резистора для каждого светодиода или специальных многоканальных драйверов постоянного тока является предпочтительным методом для управления несколькими светодиодами.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование модуля автомобильного CHMSL (центральный стоп-сигнал) с использованием 10 светодиодов 2820-C02001M-AM.

Этапы проектирования:

1. Электрическое проектирование:Целевой рабочий ток на светодиод: 200 мА для оптимальной эффективности и срока службы. Общий ток: 2.0А. Выберите микросхему драйвера светодиодов постоянного тока, способную выдавать 2.0А, с диапазоном входного напряжения, охватывающим автомобильную аккумуляторную систему (9В-16В номинально, с переходными процессами сброса нагрузки). Выберите светодиоды из одного бина прямого напряжения (например, 3032), чтобы минимизировать дисбаланс тока, если используется одноканальный драйвер со всеми светодиодами, включенными последовательно.
2. Тепловое проектирование:Оцените общую рассеиваемую мощность: 10 светодиодов * (3.0В * 0.2А) = 6.0Вт. Используя консервативное Rth JS 22 К/Вт и предполагая целевую максимальную температуру перехода (Tj) 110°C (ниже максимума 150°C), рассчитайте требуемую максимальную температуру точки пайки: Ts_max = Tj_max - (Мощность_на_светодиод * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8°C. Печатная плата должна быть спроектирована с тепловой площадкой и достаточной площадью меди/тепловыми переходными отверстиями, чтобы поддерживать Ts ниже этого значения в ожидаемой окружающей среде (например, внутри горячего багажника автомобиля).
3. Оптическое/механическое проектирование:Угол обзора 120 градусов может быть достаточным для CHMSL, но может быть добавлен отражатель или линза для соответствия конкретным требованиям к фотометрической интенсивности (например, стандартам SAE). Механический чертеж предоставляет посадочное место для разводки печатной платы и размеры для проектирования держателя или клипсы для линзы.
4. Выбор компонентов:Закажите все 10 светодиодов из одного бина светового потока (например, F8) и одного бина цветности (например, 58M), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет по всей световой полосе.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод является белым светодиодом с люминофорным преобразованием. В его основе лежит полупроводниковый кристалл, обычно из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении (электрический ток протекает через него). Этот синий свет частично поглощается слоем люминофора на основе иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (YAG:Ce), нанесенным на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет в широком спектре, центрированном в желтой области. Комбинация оставшегося непоглощенного синего света и излучаемого желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точный оттенок белого (холодный, нейтральный, теплый) определяется соотношением синего и желтого света, которое контролируется составом и толщиной люминофора.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильном светодиодном освещении продолжается в сторону более высокой световой отдачи (больше люмен на ватт), что позволяет создавать более яркие огни или снижать энергопотребление и тепловую нагрузку. Также наблюдается сильное стремление к улучшению индекса цветопередачи (CRI) и постоянству цвета, особенно для внутреннего фонового освещения, где ключевым является пользовательский опыт. Миниатюризация сохраняется, корпуса становятся меньше при сохранении или увеличении светового выхода. Кроме того, интеграция является растущим трендом, светодиодные корпуса включают микросхемы драйверов, датчики или интерфейсы связи для интеллектуальных систем освещения. Акцент на надежности и квалификации для суровых сред (высокая температура, влажность, вибрация, воздействие химикатов) остается первостепенным в автомобильном секторе.