Техническая документация на SMD светодиод 2820 - Корпус 2.8x2.0мм - Янтарный цвет - 3.0В тип. - 0.45Вт @ 150мА

1. Обзор продукта

Серия 2820-PA1501M-AM — это высокопроизводительный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный в первую очередь для требовательных применений в автомобильном освещении. Он использует технологию с фосфорным преобразованием для получения стабильного янтарного цвета. Устройство размещено в компактном корпусе SMD размером 2.8x2.0 мм, что обеспечивает баланс между размером и световым потоком. Его ключевые преимущества включают соответствие строгому автомобильному стандарту квалификации AEC-Q102, высокую защиту от электростатического разряда (ESD) 8 кВ (HBM), а также соблюдение экологических норм, таких как RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов. Целевой рынок — автомобильное внутреннее и внешнее освещение, где надежность, постоянство цвета и производительность в жестких условиях имеют первостепенное значение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Производительность светодиода характеризуется при стандартном испытательном токе 150 мА. Типичный световой поток составляет 45 люмен (лм), с минимальным значением 39 лм и максимальным 60 лм согласно структуре бининга. Прямое напряжение (Vf) при этом токе типично равно 3.00 вольт, в диапазоне от 2.75В до 3.5В. Этот параметр критически важен для проектирования драйвера и управления температурой. Устройство обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов, обеспечивая широкое и равномерное распределение света. Координаты цветности сосредоточены вокруг CIE x=0.575 и CIE y=0.418, определяя его специфический янтарный оттенок. Все фотометрические измерения имеют допуск ±8%, а измерения прямого напряжения — допуск ±0.05В.

2.2 Абсолютные максимальные параметры и тепловые свойства

Для обеспечения долгосрочной надежности устройство не должно эксплуатироваться за пределами своих абсолютных максимальных параметров. Максимальный непрерывный прямой ток составляет 350 мА, с возможностью пикового импульсного тока (tp ≤ 10 мкс) 750 мА. Максимальная рассеиваемая мощность — 1225 мВт. Температура перехода (Tj) не должна превышать 150°C, с рабочим диапазоном температур от -40°C до +125°C. Приведены два значения теплового сопротивления: реальное тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rth JS real) составляет максимум 22 К/Вт, а значение, полученное электрическим методом (Rth JS el), — максимум 15 К/Вт. Эти значения критически важны для расчета необходимого теплоотвода, чтобы поддерживать Tj в безопасных пределах во время работы.

3. Объяснение системы бининга

Светодиоды сортируются по бинам для обеспечения постоянства ключевых параметров при проектировании приложений.

3.1 Биннинг светового потока

Бины светового потока обозначаются F3, F4 и F5. Бин F3 охватывает световой поток от 39 лм до 45 лм, F4 — от 45 лм до 52 лм, а F5 — от 52 лм до 60 лм. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды на основе требуемого уровня яркости для их конкретного применения.

3.2 Биннинг прямого напряжения

Бины напряжения помогают согласовывать светодиоды для равномерного распределения тока в многодиодных массивах. Бины: 2730 (2.75В - 3.00В), 3032 (3.00В - 3.25В) и 3235 (3.25В - 3.50В). Использование светодиодов из одного или близко совпадающих бинов напряжения минимизирует дисбаланс тока.

3.3 Биннинг цвета

Янтарный цвет строго контролируется в пределах двух основных бинов: YA и YB. Каждый бин определяется четырехугольной областью на диаграмме цветности CIE 1931. Бины YA и YB имеют специфические границы координат, гарантирующие, что излучаемый янтарный цвет попадает в визуально постоянный и приемлемый диапазон. Типичные координаты (x=0.575, y=0.418) служат центральной точкой отсчета.

4. Анализ кривых производительности

4.1 ВАХ и относительный световой поток

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает экспоненциальную зависимость, типичную для светодиодов. При 150 мА Vf сосредоточено около 3.0В. График зависимости относительного светового потока от прямого тока указывает, что световой выход увеличивается сублинейно с ростом тока. Хотя работа при более высоких токах дает больше света, она также генерирует больше тепла, влияя на эффективность и долговечность.

4.2 Температурная зависимость

Графики производительности в зависимости от температуры перехода критически важны для автомобильных применений. Кривая зависимости относительного светового потока от температуры перехода показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры. При 125°C относительный поток составляет примерно 70-80% от его значения при 25°C. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, линейно уменьшаясь с ростом температуры. Графики смещения координат цветности показывают минимальное изменение как с увеличением тока, так и температуры, что указывает на хорошую стабильность цвета.

4.3 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График относительного спектрального распределения подтверждает спектр с фосфорным преобразованием, типичный для янтарных светодиодов, с широким пиком излучения. Диаграмма угла обзора иллюстрирует ламперциевидную диаграмму направленности с полной шириной на полувысоте (FWHM) 120°, подтверждая широкое и равномерное распределение света.

4.4 Деградация и импульсные режимы

Кривая деградации прямого тока определяет максимально допустимый непрерывный ток на основе температуры контактной площадки (Ts). Например, при Ts=125°C максимальный IF составляет 350 мА. Кривая предписывает минимальный рабочий ток 20 мА. График допустимой импульсной нагрузки определяет допустимый пиковый импульсный ток (IFP) для очень коротких длительностей импульсов (tp) и различных скважностей (D), что полезно для ШИМ-диммирования или стробоскопических применений.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Физические размеры

Корпус светодиода имеет размеры 2.8 мм в длину и 2.0 мм в ширину. Механический чертеж предоставляет подробные измерения, включая общую высоту, геометрию линзы и размеры выводов. Все допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Компактный размер способствует высокоплотной компоновке печатной платы.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Предоставлен дизайн контактной площадки для обеспечения надежной пайки и оптимальных тепловых характеристик. Конструкция включает площадки для двух электрических выводов и центральную тепловую площадку. Тепловая площадка необходима для эффективного отвода тепла от перехода светодиода к печатной плате. Соблюдение этой рекомендуемой компоновки помогает предотвратить "эффект надгробия", улучшает надежность паяных соединений и максимизирует теплоотвод.

5.3 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто выемкой, точкой или зеленой меткой на нижней стороне корпуса, как указано на механическом чертеже. Правильная ориентация полярности во время сборки обязательна для предотвращения повреждения устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления припоя

Светодиод рассчитан на максимальную температуру пайки 260°C в течение 30 секунд. Следует соблюдать подробный профиль оплавления, обычно включающий предварительный нагрев, температурную выдержку, оплавление (с пиковой температурой, не превышающей 260°C) и стадии охлаждения. Профиль должен быть совместим со стандартами JEDEC для компонентов уровня чувствительности к влаге (MSL) 2, что означает, что устройство должно быть просушено, если оно подвергалось воздействию окружающих условий сверх своего срока хранения перед оплавлением.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Ключевые меры предосторожности включают: избегание механических нагрузок на линзу, предотвращение загрязнения оптической поверхности, использование соответствующих процедур обращения с ESD и обеспечение чистоты печатной платы и паяльной пасты для предотвращения коррозии, вызванной серой (устройство соответствует классу испытаний на серу A1).

6.3 Условия хранения

Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +125°C. Для длительного хранения компоненты должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах с осушителем, если пакет был вскрыт и время воздействия превышает срок хранения MSL 2.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на ленте и в катушках для автоматизированной сборки. Информация об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте.

7.2 Номер детали и правила наименования моделей

Номер детали 2820-PA1501M-AM следует логической структуре: "2820" указывает размер корпуса, "PA", вероятно, означает "Phosphor-converted Amber" (янтарный с фосфорным преобразованием), "150" может относиться к номинальному испытательному току в мА, "1M" может обозначать конкретный бин светового потока/цвета или версию, а "AM" подтверждает янтарный цвет. Информация для заказа позволяет выбирать конкретные бины для светового потока (F3/F4/F5) и прямого напряжения (2730/3032/3235) для удовлетворения точных требований применения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — автомобильное освещение. Это включает внутренние применения, такие как подсветка приборной панели, подсветка переключателей и фоновое освещение. Внешние применения включают габаритные огни, указатели поворота (в зависимости от местных норм и требуемой силы света) и дневные ходовые огни (ДХО) при использовании в кластерах или с соответствующей оптикой.

8.2 Соображения по проектированию

Разработчики должны учитывать несколько факторов:Тепловое управление:Используйте значения теплового сопротивления и кривую деградации для проектирования адекватного теплоотвода на печатной плате (медная заливка) и, возможно, рассмотрите использование печатных плат на металлической основе (MCPCB) для применений с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды.Управление током:Используйте драйвер постоянного тока для стабильного светового выхода. Драйвер должен быть спроектирован с учетом диапазона бинов прямого напряжения.Оптика:Угол обзора 120° может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для достижения желаемых диаграмм направленности для конкретных применений.Компоновка печатной платы:Тщательно следуйте рекомендуемому дизайну контактной площадки, особенно для соединения тепловой площадки, которая должна быть подключена к большой медной области с несколькими переходами на внутренние или нижние слои для распределения тепла.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами коммерческого класса, серия 2820-PA1501M-AM отличается своей автомобильной квалификацией (AEC-Q102). Это предполагает более строгие испытания на температурные циклы, устойчивость к влажности, срок службы при высокой температуре (HTOL) и другие стресс-факторы. Рейтинг ESD 8 кВ выше, чем у типичных коммерческих компонентов. Его устойчивость к сере (Класс A1) является ключевым преимуществом в автомобильной и промышленной средах, где атмосферная сера может вызывать коррозию посеребренных компонентов. Сочетание относительно высокого светового потока (45 лм тип.) в небольшом корпусе 2820 обеспечивает хорошую световую отдачу и гибкость проектирования.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 350 мА непрерывно?

О: Вы можете питать его током 350 мА только если температура контактной площадки (Ts) равна или ниже 25°C, согласно кривой деградации. В реальном применении с более высокой Ts максимально допустимый непрерывный ток будет ниже. Всегда сверяйтесь с кривой деградации.

В: В чем разница между Rth JS real и Rth JS el?

О: Rth JS real измеряется с использованием температурно-чувствительного параметра (например, прямого напряжения) и представляет фактический тепловой путь. Rth JS el рассчитывается из электрических параметров и часто ниже. Для консервативного теплового проектирования используйте большее значение Rth JS real (макс. 22 К/Вт).

В: Как выбрать правильный бин?

О: Для применений, требующих постоянной яркости, указывайте узкий бин светового потока (например, F4). Для массивов, где критически важно распределение тока, указывайте узкий бин прямого напряжения. Для применений, критичных к цвету, указывайте цветовой бин (YA или YB).

В: Подходит ли этот светодиод для ШИМ-диммирования?

О: Да, график импульсной нагрузки показывает, что он может выдерживать высокие пиковые токи при низкой скважности. Убедитесь, что длительность импульса и частота находятся в указанных пределах, чтобы избежать перегрева.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Автомобильная внутренняя светодиодная лента для фонового освещения:В конструкции используется 20 светодиодов, соединенных последовательно на гибкой печатной плате. Разработчик выбирает бин светового потока F4 для постоянной яркости и бин напряжения 3032 для хорошего согласования. Используется драйвер постоянного тока, подающий 150 мА. Гибкая печатная плата крепится к металлическому шасси для теплоотвода, поддерживая Ts ниже 80°C, что позволяет безопасный рабочий ток согласно кривой деградации.

Пример 2: Внешний габаритный огонь:В конструкции используются 3 светодиода. Из-за более высокой температуры окружающей среды под капотом разработчик использует печатную плату на металлической основе (MCPCB). Проводится тепловое моделирование с использованием Rth JS real = 22 К/Вт и ожидаемой температуры окружающей среды, чтобы гарантировать, что Tj остается ниже 125°C. Широкий угол обзора 120° устраняет необходимость во вторичной рассеивающей линзе, упрощая дизайн корпуса.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод относится к типу с фосфорным преобразованием. Основной полупроводниковый чип излучает свет на короткой длине волны (обычно синий или ближний УФ). Этот свет поглощается слоем фосфорного материала, нанесенного на чип или вокруг него. Затем фосфор переизлучает свет на более длинных волнах. Путем тщательного подбора состава фосфора комбинированный свет от чипа и фосфора воспринимается как янтарный. Этот метод позволяет точно контролировать цветовую точку и часто обеспечивает лучшую стабильность и постоянство по сравнению с цветными светодиодами прямого излучения (такими как AlInGaP для янтарного/красного). Поверхностно-монтируемый корпус объединяет чип, фосфор и формованную силиконовую или эпоксидную линзу, которая формирует световой поток и обеспечивает защиту от окружающей среды.

13. Технологические тренды и разработки

Тренд в автомобильном светодиодном освещении направлен на повышение эффективности (больше люмен на ватт), увеличение плотности мощности (больше света из меньших корпусов) и улучшение надежности в экстремальных условиях. Технология фосфоров продолжает развиваться, предлагая более высокую эффективность преобразования и лучшую стабильность цвета в зависимости от температуры и времени. Технологии корпусирования развиваются для улучшения тепловых характеристик, позволяя использовать более высокие токи без ущерба для срока службы. Более того, растущим трендом является интеграция драйверной электроники и нескольких светодиодных чипов в единые модули. Соблюдение стандартов, таких как AEC-Q102, и специфических испытаний на устойчивость к сере отражает стремление отрасли к количественно определенной и гарантированной надежности в жестких автомобильных условиях.