2820-SR3501H-AM Ultra Kırmızı LED Veri Sayfası - Boyut 2.8x2.0mm - Voltaj 2.45V - Güç 0.86W - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakış

2820-SR3501H-AM serisi, zorlu otomotiv aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış, yüksek parlaklığa sahip, yüzey montajlı ultra kırmızı LED'dir. Bu cihaz, katı otomotiv sınıfı güvenilirlik ve performans standartlarını karşılamak üzere tasarlanmış bir ürün ailesine aittir. Temel işlevi, araç içindeki çeşitli sinyal ve aydınlatma işlevleri için güvenilir, verimli ve yoğun bir kırmızı ışık kaynağı sağlamaktır.

Bu LED'in temel avantajları arasında, otomotiv ortamlarındaki sağlamlığını garanti eden AEC-Q102 uyumluluğu ve standart sürücü akımında tipik olarak 45 lümen kadar yüksek ışık akısı çıkışı bulunur. Cihaz, geniş açılı ışık dağılımı gerektiren uygulamalara uygun 120 derecelik geniş bir görüş açısına sahiptir. RoHS, REACH ve halojensiz direktiflere uyumludur ve bu da modern çevre ve güvenlik düzenlemelerinin gerekliliklerini yansıtır.

Hedef pazar özellikle otomotiv aydınlatmasını ifade eder; iç mekan ortam aydınlatması, üçüncü stop lambası, arka kombine stop lambaları ve belirgin kırmızı renk ile yüksek güvenilirliğin kritik önem taşıdığı diğer sinyal fonksiyonlarını kapsar ancak bunlarla sınırlı değildir.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine Analizi

2.1 Fotometrik ve Optik Özellikler

Fotometrik performansın özü, 350 mA sürücü akımında tipik ışık akısıdır (Φ_v) 45 lümendir. Bu ölçüm değeri ±%8 toleransa sahiptir ve termal ped 25°C'de kararlı duruma geldiğinde ölçülmüştür. Ana dalga boyu (λ_d) tipik olarak 632 nm'dir ve ultra kırmızı renk noktasını tanımlar; belirtilen aralık 627 nm ile 639 nm arasındadır ve ölçüm toleransı ±1 nm'dir. Uzaysal ışık dağılımı, geniş görüş açısı (2φ) 120 derece ve toleransı ±5 derece olarak karakterize edilir. Bu geniş ışın hüzmesi, farklı açılardan iyi görünürlük gerektiren uygulamalar için çok uygundur.

2.2 Elektriksel Özellikler

İleri yönlü voltaj (V_F) anahtar bir elektrik parametresidir, 350 mA'de tipik değeri 2.45 V'dur, 2.00 V ile 2.75 V arasında değişir ve ölçüm toleransı ±0.05 V'dur. Bu cihazın nominal sürekli ileri akımı (I_F) 500 mA'ye kadar çıkabilir, dalgalanma koşullarında (darbe genişliği ≤10 μs, görev döngüsü 0.005) mutlak maksimum değer 1500 mA'dir. Bu LED'inters çalışma için tasarlanmadığına dikkat edilmelidir.PCB tasarımı için özel bir lehim pedi grafiği (paket) sağlar. Bu grafik, reflow lehimleme sırasında güvenilir lehim bağlantıları oluşturmak ve LED'in ısı pedinden PCB'ye etkili ısı transferi için optimize edilmiştir. Bu önerilen düzeni takip etmek, mekanik stabilite, elektriksel performans ve en önemlisi termal yönetim için çok önemlidir. Ped tasarımı, ısı emici görevi görmek için açıkta ısı viasları veya bakır döküm alanları içerir.

2.3 Termal Özellikler

LED'lerin performansı ve ömrü için ısı yönetimi kritik öneme sahiptir. Bağlantı noktasından lehim noktasına termal direnç (R_thJS) İki yöntemle belirtilir: Gerçek ölçümler tipik değer olarak 12.8 K/W (maksimum 16.2 K/W) verirken, elektriksel ölçümler tipik değer olarak 10 K/W (maksimum 13 K/W) verir. Maksimum izin verilen jonksiyon sıcaklığı (T_J) 150°C'dir. Cihaz, -40°C ila +125°C arasındaki ortam sıcaklığı aralığında çalıştırılabilir ve depolanabilir. Özellikle yüksek akımlarda çalışırken, jonksiyon sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için uygun ısı dağılımı kritik öneme sahiptir.

2.4 Güvenilirlik ve Çevre Sınıfı

该LED满足多项关键可靠性基准。其ESD敏感度等级为2 kV（人体模型，HBM），这是汽车元件的标准。它根据汽车应用中分立光电器件的全球标准AEC-Q102修订版A进行了认证。此外，它满足硫化物测试标准A1级，表明其能抵抗腐蚀性硫环境。该元件还符合RoHS、REACH标准，且无卤素（Br<900 ppm，Cl<900 ppm，Br+Cl<1500 ppm）。其湿度敏感等级（MSL）为2级。

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler farklı sınıflara ayrılır. 2820-SR3501H-AM, üç bağımsız sınıflandırma standardı kullanır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

LED'ler, 350 mA akım altındaki ışık çıkışlarına göre gruplandırılır. Bu serinin standart sınıfı F3'tür ve ışık akısı aralığı 39 lm (minimum) ile 45 lm (maksimum) arasındadır. Diğer mevcut sınıflar arasında F4 (45-52 lm) ve F5 (52-60 lm) bulunur. Bu, tasarımcıların uygulamalarına uygun parlaklık seviyesini seçmelerini sağlar.

3.2 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri yönlü gerilimin sınıflandırılması, devre tasarımı ve güç kaynağı eşleştirmesine yardımcı olur. Sınıflar 2022 (2.00-2.25 V), 2225 (2.25-2.50 V) ve 2527 (2.50-2.75 V)'dir. V_Fsınıfını bilmek, güç tüketimini ve termal yükü daha doğru tahmin etmeye yardımcı olur.

3.3 Ana Dalga Boyu Sınıflandırması

Renk (ana dalga boyu), sınıflandırma yoluyla sıkı bir şekilde kontrol edilir. Gruplar 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) ve 3639 (636-639 nm) olarak tanımlanmıştır. Bu, dizideki bireysel LED'ler arasındaki renk farkını en aza indirir, bu da estetik ve sinyal uygulamaları için çok önemlidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 IV Eğrisi ve Bağıl Işık Akısı

İleri yön akım ve ileri yön voltaj ilişkisini gösteren grafik tipik bir üstel ilişki sergiler. 350 mA'de tipik V_F2.45V'dir. Göreceli ışık akısının ileri yön akımla ilişkisini gösteren eğri, düşük akımlarda ışık çıkışının doğrusal altı olduğunu, akım arttıkça daha doğrusal hale geldiğini ve maksimum nominal akıma yaklaştıkça doyuma ulaştığını göstermektedir. Bu, optimum verimlilik için LED'in önerilen akımda veya yakınında sürülmesinin önemini vurgular.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Performans eğrisi sıcaklığın etkisini açıkça göstermektedir. Göreceli ileri voltajın bağlantı sıcaklığına karşı eğrisi negatif eğime sahiptir, bu da V'nin_Fsıcaklık arttıkça azaldığı anlamına gelir (kırmızı LED'ler için tipik olarak -2 mV/°C). Bu, bağlantı sıcaklığının izlenmesi için kullanılabilir. Göreceli ışık akısının bağlantı sıcaklığına karşı eğrisi, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının önemli ölçüde düştüğünü göstermektedir; bu olgu termal sönüm olarak adlandırılır. Göreceli dalga boyunun bağlantı sıcaklığına karşı eğrisi, ana dalga boyunun sıcaklıkla hafifçe kaydığını göstermektedir (AlInGaP kırmızı LED'ler için tipik olarak 0.03-0.05 nm/°C), bu da bu malzeme sistemi için genellikle küçüktür.

4.3 İleri Akım Düşürme ve Darbe İşleme Kapasitesi

İleri akım düşürme eğrisi termal tasarım için kritik öneme sahiptir. Maksimum izin verilen sürekli ileri akımı, pad sıcaklığının (T_S) fonksiyonudur. En yüksek çalışma T_S125°C'de maksimum I_F500 mA'dir. 150°C'lik jonksiyon sıcaklığı sınırının aşılmasını önlemek için daha yüksek ped sıcaklıklarında akım düşürülmelidir. İzin verilen darbe işleme kapasitesi grafiği, ped sıcaklığı 25°C iken belirli bir darbe genişliği (t_FP) ve görev döngüsü (D) tarafından izin verilen tepe darbe akımı (I_p).

4.4 Spektral Dağılım

Göreceli spektral dağılım grafiği, bu ultra kırmızı LED'in monokromatik doğasını doğrulamaktadır. Yayılan ışık, yaklaşık 632 nm civarında dar bir bantta yoğunlaşmış olup, mavi veya yeşil bölgelerde neredeyse hiç yayılım yoktur. Bu, renk saflığı gerektiren otomotiz sinyal fonksiyonları için son derece uygun, yüksek derecede doymuş bir kırmızı renk üretir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Fiziksel Boyutlar

Bu LED, 2820 yüzey montaj cihazı (SMD) paketini kullanır. İsim yaklaşık boyutları belirtir: uzunluk 2.8 mm, genişlik 2.0 mm. Hassas mekanik çizimler, toplam yükseklik, lens geometrisi ve kurşun çerçeve konumu dahil olmak üzere ayrıntılı boyutları sağlar. Aksi belirtilmedikçe, toleranslar genellikle ±0.1 mm'dir. Bu paket, otomatik yüzey montaj (SMT) ekipmanları ile uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır.

5.2 Önerilen Lehim Paterni Yerleşimi

PCB tasarımı için özel bir lehim pedi deseni (footprint) sağlanmıştır. Bu desen, yeniden akış lehimleme sırasında güvenilir lehim bağlantısı oluşumu ve LED'in termal pedinden PCB'ye etkili ısı transferi için optimize edilmiştir. Mekanik stabilite, elektriksel performans ve en önemlisi termal yönetim için bu önerilen düzene uymak esastır. Ped tasarımı, bir soğutucu görevi görmesi için açık termal viyalar veya bir bakır döküm içerir.

5.3 Polarite İşareti

Spesifikasyon belgesindeki mekanik çizimler anot ve katot terminallerini göstermektedir. Genellikle, katodu tanımlamak için paket üzerinde bir çentik, nokta veya pah gibi bir işaret bulunabilir. Ters bağlantı, cihazın çalışmamasına ve muhtemelen hasar görmesine neden olacağından, montajda doğru polariteye dikkat edilmelidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Reflow Lehimleme Sıcaklık Profili

LED'lere zarar vermeden güvenilir bağlantı sağlamak için ayrıntılı bir reflow lehimleme sıcaklık profili sağlanmıştır. Bu profil, kritik parametreleri belirler: ön ısıtma eğimi, ıslatma süresi ve sıcaklığı, likidüs üzeri süre (TAL), tepe sıcaklığı ve soğutma hızı. Mutlak maksimum lehimleme sıcaklığı 30 saniye süreyle 260°C'dir. Termal şok, tabakalaşma veya lehim bağlantısı kusurlarını önlemek için bu profilin takip edilmesi çok önemlidir.

6.2 Kullanımda Dikkat Edilecek Hususlar

Genel uyarılar şunları içerir: lense mekanik stres uygulamaktan kaçınmak, optik yüzeylerin kirlenmesini önlemek, uygun ESD işlem prosedürlerini kullanmak (2kV HBM derecelendirmesine sahip olduğu için) ve cihazın kullanımdan önce MSL 2 seviyesine uygun olarak kuru bir ortamda saklandığından emin olmak. Derating eğrisinde gösterildiği gibi, LED'ler 50 mA'nin altındaki akımlarda çalıştırılmamalıdır.

6.3 Depolama Koşulları

元件应储存在其原始的防潮袋中，并放入干燥剂，温度在-40°C至+125°C之间，处于非腐蚀性环境。一旦袋子打开，MSL 2等级的元件必须在特定时间范围内（通常在<30°C/60% RH下为1年）完成组装，或根据制造商的说明进行重新烘烤，以去除吸收的湿气并防止回流焊期间的“爆米花”效应。

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Özellikleri

LED'ler, otomatik SMD montajı için standart olan, kaset ve makara halinde sunulur. Ambalaj bilgileri, makara boyutlarını, taşıma bandı genişliğini, yuva aralığını ve bileşen yönlendirmesini detaylandırır. Bu, montaj hattındaki standart besleyici sistemleriyle uyumluluğu sağlar.

7.2 Parça Numarası Sistemi

Parça numarası 2820-SR3501H-AM'nin açıklaması aşağıdaki gibidir:

• 2820Ürün serisi ve paket boyutu (2.8mm x 2.0mm).
• SRRenk (Ultra Kırmızı Işık).
• 350: Test akımı, birimi miliamper (350 mA).
• 1: Leadframe tipi (1 = altın kaplama).
• H: Parlaklık seviyesi (H = yüksek).
• AM: Otomotiv uygulama sınıfı olarak belirlenmiştir.

Bu adlandırma kuralı, bileşenlerin kritik özelliklerinin kesin olarak tanımlanmasına olanak tanır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Başlıca uygulama alanı otomotiv aydınlatmasıdır. Spesifik kullanımlar şunları içerir:

• Dış SinyalArka stop lambası, fren lambası, üçüncü stop lambası, sinyal lambası.
• İç aydınlatmaGösterge paneli arka aydınlatması, anahtar aydınlatması, ortam aydınlatması, uyarı göstergeleri.

AEC-Q102 sertifikasyonu ve kükürt direnci, onu aşırı sıcaklık, nem ve kimyasal maruziyetin bulunduğu zorlu motor bölmesi içi veya dış konumlar için uygun kılar.

8.2 Tasarım Hususları

Sürücü Devresi: Sabit akım sürücülerin, kararlı ışık çıkışı sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit voltaj kaynaklarına tercih edilmesi şiddetle tavsiye edilir. Sürücü tasarımı, V_FVites aralığı.

Isıl yönetimtasarımın en kritik yönüdür. PCB, LED pedinden soğutucuya veya devre kartı toprak katmanına yeterli bir ısıl yol sağlamalıdır. Sağlanan termal direnci (R_thJS) ve güç azaltma eğrilerini kullanarak, en kötü durum senaryosunda T_J150°C'nin altında tutun.

Optik Tasarım120 derecelik görüş açısı, belirli uygulamalar için (örneğin, düzgün bir ışık yayılımı görünümü oluşturmak veya odaklanmış bir sinyal elde etmek için) ışık huzmesini şekillendirmek amacıyla ikincil optik elemanlara (lensler, ışık kılavuzu çubukları) ihtiyaç duyabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart ticari sınıf kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında, 2820-SR3501H-AM serisi otomotiv uygulamaları için önemli avantajlar sunar:

• Güvenilirlik: AEC-Q102 sertifikasyonu, ticari spesifikasyonları çok aşan katı stres testlerini (yüksek sıcaklıkta çalışma ömrü, sıcaklık döngüsü, nem direnci vb.) içerir.
• Genişletilmiş Sıcaklık Aralığı: -40°C ila +125°C çalışma aralığı otomotiv ortamları için çok önemliyken, ticari LED'ler genellikle maksimum +85°C'ye kadar dayanır.
• Renk ve Işık Akısı SınıflandırmasıDaha katı sınıflandırma, araç aydınlatma bileşenlerindeki tüm birimlerin görünüm ve performans açısından tutarlılığını sağlar.
• Kükürt DirenciA1 seviyesi sülfür test standardına uygun olup, lastikler veya bazı contalar gibi belirli otomotiv ortamlarından kaynaklanan kükürt içeren gazların neden olduğu korozyonu önler.
• İzlenebilirlikOtomotiv sınıfı bileşenler genellikle tüm tedarik zincirinde daha katı izlenebilirlik gereksinimlerine sahiptir.

Temel farklılığı, otomotiv ekosistemi için sertifikalı sağlamlığında yatmaktadır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Soru: Bu LED'i doğrudan 12V araç aküsüyle çalıştırabilir miyim?
Cevap: Hayır, çalıştıramazsınız. LED'ler sabit akım sürücü gerektirir. Doğrudan 12V'a bağlamak, felaket düzeyinde aşırı akıma ve anında arızaya yol açar. Akımı 350 mA'ye (veya şartnamedeki diğer istenen seviyeye) düzenleyen bir sürücü devresi (lineer veya anahtarlamalı) kullanılmalıdır.

Soru: Altın kaplamalı lead frame'in (tip "1") amacı nedir?
Cevap: Altın kaplama, üstün korozyon direnci ve uzun süreli mükemmel lehimlenebilirlik sağlar; bu, zorlu otomotiv ortamlarında uzun vadeli güvenilirlik için çok önemlidir. Ayrıca, stabil, düşük dirençli bir elektriksel bağlantı sağlar.

Soru: İki farklı termal direnç değeri (fiziksel ölçüm vs. elektriksel ölçüm) nasıl yorumlanır?
Cevap: "Fiziksel" değer (12.8 K/W) termal test yöntemi kullanılarak doğrudan ölçülmüştür. "Elektriksel" değer (10 K/W) ise sıcaklığa duyarlı ileri voltaj karakteristiğinden türetilmiştir. İhtiyatlı bir termal tasarım için, hesaplamalarda daha yüksek olan "fiziksel" değerin veya belirtilen maksimum değerin (16.2 K/W) kullanılması önerilir.

Soru: Bir soğutucu her zaman gerekli midir?
Cevap: Bu, sürücü akımına, ortam sıcaklığına ve PCB tasarımına bağlıdır. Tam 500 mA akım ve/veya yüksek ortam sıcaklığında, birleşim sıcaklığı sınırları içinde kalmak için etkili bir ısıl yol (PCB üzerinden bir soğutucuya veya geniş bir bakır alana) kesinlikle gereklidir. Daha düşük akımlarda ve serin ortamlarda, PCB'nin kendisi yeterli olabilir.

11. Gerçek Tasarım Vaka Analizleri

Senaryo: Bir yüksek stop lambası (CHMSL) dizisi tasarlamak.
Tasarımcı, CHMSL oluşturmak için 10 LED kullanmalıdır. Hedef, aracın 12V sisteminden beslenen, parlaklık ve renk düzgünlüğüne sahip, maksimum lehim noktası sıcaklığı 100°C olan bir tasarımdır.

Adımlar:

1. Elektrik Tasarımı: Toplamda yaklaşık 3.5A (10 x 350mA) sağlayabilen bir sabit akım sürücü seçin. Sürücünün çıkış voltajı, seri dizideki maksimum V_Ftoplamından yüksek olmalıdır. 10 adet seri bağlı LED için, V_F(max)=2.75V，驱动器需要>27.5V的输出。或者，使用带镇流电阻的并联串或单独的驱动器。
2. Termal Tasarım: T_S=100°C'de, maksimum sürekli I_FYaklaşık 520 mA'dir, bu nedenle 350 mA güvenlidir. Bağlantı noktasından ortama gerekli ısıl direnci hesaplayın: ΔT = T_J(max)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Her LED'in gücü P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W. Gerekli R_thJA≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 K/W. R_thJSyaklaşık 12.8 K/W olduğundan, PCB ve ortam R_thSA≤ 45.5 K/W.
3. Optik/MekanikLED'i, önerilen pad yerleşimine göre PCB üzerine yerleştirin. 10 ayrı ışık kaynağından gelen ışığı, düzenlemelerin gerektirdiği şekilde tek ve düzgün bir ışık çubuğu halinde karıştırmak için bir ışık kılavuzu veya difüzör tasarlayın.
4. Sınıflandırma: Tüm 10 LED'in sıkı bir şekilde eşleşmesini sağlamak için katı ışık akısı (örneğin F3 veya F4) ve ana dalga boyu (örneğin 3033) sınıflarını belirtin.

12. Çalışma Prensibi

2820-SR3501H-AM, alüminyum indiyum galyum fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzeme sistemine dayanmaktadır. p-n eklemine, malzemenin bant aralığı enerjisini aşan bir ileri yönlü voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bunların yeniden birleşimi, enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. AlInGaP katmanının özel bileşimi, dalga boyu yaklaşık 632 nm civarında yoğunlaşan fotonlar üretmek üzere tasarlanmıştır ve insan gözü bunu doymuş kırmızı olarak algılar. Epoksi lens, yarı iletken çipi kapsüller, çevresel koruma sağlar ve yayılan ışığı 120 derecelik bir görüş açısına şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri

Otomotiv LED aydınlatmasının (kırmızı sinyal fonksiyonları dahil) trendleri, daha yüksek verimlilik (watt başına daha fazla lümen), daha yüksek güç yoğunluğu (daha küçük paketleme, daha yüksek ışık çıkışı) ve gelişmiş güvenilirliğe doğru ilerlemektedir. Aynı zamanda, entegre akıllı LED sürücülere (LIN veya CAN bus üzerinden tanılama ve iletişim gibi özelliklere sahip) doğru bir gelişme vardır. Ek olarak, standartlaştırılmış, ölçeklenebilir aydınlatma modüllerine yönelik itici güç, paketleme ve optik tasarımı etkilemektedir. 2820 paketi, olgun ve güvenilir bir platformu temsil ederken, daha yeni tasarımlar, daha fazla tasarım esnekliği ve performans için çip ölçeğinde paketleme (CSP) veya entegre çoklu çip modüllerine odaklanabilir.