2020 Küp Işık Kırmızı LED Teknik Veri Sayfası - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W

1. Ürün Genel Bakışı

2020 Küp Işık, öncelikle zorlu otomotiv aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış yüksek güvenilirlikli bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'dir. Bu bileşen, AEC-Q102 kalifikasyonu da dahil olmak üzere katı otomotiv endüstrisi standartlarını karşılamak üzere tasarlanmış bir ürün ailesinin parçasıdır. Cihaz, kompakt bir 2020 ayak izine (2.0mm x 2.0mm) sahiptir ve kırmızı ışık yayılımı ile karakterize edilir, bu da onu araçlar içindeki çeşitli sinyal, gösterge ve iç aydınlatma fonksiyonları için uygun kılar. Temel avantajları arasında zorlu ortamlar için sağlam yapı, çevre düzenlemelerine uyumluluk (RoHS, REACH, Halojensiz) ve geniş bir çalışma sıcaklığı aralığında tutarlı performans yer alır.

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

LED'in temel performans metrikleri, 50mA ileri akım (IF) ve 25°C termal ped sıcaklığı gibi tipik çalışma koşulları altında tanımlanır. Tipik ışık akısı (IV) 8 lümen olup, minimum 5 lm ve maksimum 13 lm değerlerindedir ve %8'lik bir ölçüm toleransına tabidir. Baskın dalga boyu (λd) tipik olarak 616 nm'dir ve onu kırmızı spektrumuna yerleştirir, 612 nm'den 627 nm'ye kadar bir aralığa sahiptir (±1nm tolerans). Cihaz, eksen dışı konumlardan iyi görünürlük sağlayan geniş bir 120° görüş açısı (φ) sunar, toleransı ±5°'dir. Elektriksel olarak, tipik ileri voltaj (VF) 50mA'de 2.3V'dir ve 1.75V ile 2.75V arasında değişir (±0.05V tolerans).

2.2 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği stres sınırlarını tanımlar. Mutlak maksimum ileri akım (IF) 75 mA'dir. Cihaz, çok düşük bir görev döngüsü (D=0.005) ile ≤10 μs darbe süreleri için 400 mA'lik bir darbe akımını (IFM) kaldırabilir. Maksimum güç dağılımı (Pd) 206.25 mW'dir. Kavşak sıcaklığı (TJ) 150°C'yi aşmamalıdır. Çalışma ve depolama sıcaklık aralığı -40°C ile +125°C arasında belirtilmiştir, bu da otomotiv ortamlarına uygunluğunu doğrular. LED ters voltaj çalışması için tasarlanmamıştır. 2 kV'luk bir ESD hassasiyeti (HBM) derecesine sahiptir.

2.3 Termal Özellikler

Termal yönetim, LED performansı ve ömrü için kritik öneme sahiptir. Veri sayfası, kavşaktan lehim noktasına iki termal direnç değeri belirtir: "gerçek" termal direnç (Rth JS gerçek) 36 K/W (maks 42 K/W) ve "elektriksel" termal direnç (Rth JS el) 25 K/W (maks 29 K/W). Fark muhtemelen ölçüm yönteminden kaynaklanmaktadır. İleri akım düşürme eğrisi, maksimum kavşak sıcaklığını aşmayı önlemek için, lehim pedi sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum ileri akımın azaltılması gerektiğini açıkça göstermektedir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED, üretim partilerinde tutarlılığı ve tasarım eşleştirmesi için sağlamak amacıyla üç temel parametreye göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

Akı sınıfları E2'den E5'e kadar kodlarla belirlenir. Örneğin, E3 sınıfı 6 lm'den 8 lm'ye kadar ışık akısını kapsarken, E4 sınıfı 8 lm'den 10 lm'ye kadar ışık akısını kapsar. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli bir parlaklık aralığına sahip LED'leri seçmelerine olanak tanır.

3.2 İleri Voltaj Sınıflandırması

1720, 2022, 2225 ve 2527 olarak kodlanan voltaj sınıfları, LED'leri ileri voltaj düşüşlerine göre kategorize eder. Örneğin, 2022 sınıfı, VF'si 2.0V ile 2.25V arasında olan LED'leri içerir. Bu, verimli sürücü devreleri tasarlamak ve çoklu LED dizilerinde tekdüze akım dağılımını sağlamak için çok önemlidir.

3.3 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

1215'ten 2427'ye kadar kodlanan dalga boyu sınıfları, LED'leri belirli kırmızı tonlarına göre gruplandırır. Örneğin, 1518 sınıfı, baskın dalga boyu 615 nm ile 618 nm arasında olan LED'leri içerir. Bu, kesin renk tonu eşleştirmesinin önemli olduğu uygulamalarda renk tutarlılığını sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, değişen koşullar altındaki performansı detaylandıran birkaç grafik sağlar.

4.1 IV Eğrisi ve Göreceli Işık Akısı

İleri Akım - İleri Voltaj grafiği, LED'ler için tipik olan doğrusal olmayan bir ilişki gösterir. Voltaj akımla birlikte artar. Göreceli Işık Akısı - İleri Akım grafiği, ışık çıkışının akımla birlikte doğrusal altı şekilde arttığını gösterir, bu da optimum verimlilik için önerilen test akımında (50mA) veya yakınında çalışmanın önemini vurgular.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Göreceli İleri Voltaj - Kavşak Sıcaklığı grafiği, sıcaklık arttıkça VF'nin doğrusal olarak azaldığını gösterir (negatif sıcaklık katsayısı), bu da kavşak sıcaklığı tahmini için kullanılabilir. Göreceli Işık Akısı - Kavşak Sıcaklığı grafiği, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının azaldığını gösterir, bu termal tasarım için kritik bir faktördür. Baskın Dalga Boyu Kayması - Kavşak Sıcaklığı grafiği, sıcaklık arttıkça pozitif bir kayma (daha uzun dalga boylarına doğru) gösterir.

4.3 Spektral Dağılım ve Darbe İşleme

Dalga Boyu Karakteristikleri grafiği, kırmızı bölgede (~616 nm) tek, dar bir tepe gösterir ve bu da monokromatik bir kaynak olduğunu doğrular. İzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesi grafiği, çeşitli darbe genişlikleri ve görev döngüleri için izin verilen maksimum darbe akımını tanımlar, bu da geçici koşullar yaşayabilecek devrelerin tasarımı için hayati öneme sahiptir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Fiziksel Boyutlar

Mekanik çizim, LED paket boyutlarını belirtir. Gövde boyutu 2.0mm x 2.0mm olup tipik yüksekliği 0.8mm'dir. Aksi belirtilmedikçe toleranslar genellikle ±0.1mm'dir. Çizim, lens şekli ve termal ped ile elektriksel terminallerin konumu hakkında detaylar içerir.

5.2 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

Ayrı bir çizim, PCB tasarımı için optimum ayak izini sağlar. Anot, katot ve merkezi termal ped için ped boyutlarını detaylandırır. Güvenilir lehimleme, PCB'ye iyi ısı iletimi ve yeniden akış sırasında mezar taşı oluşumunu önlemek için bu düzene uymak esastır.

5.3 Polarite Tanımlama

Sağlanan metinde açıkça detaylandırılmamış olsa da, SMD LED'ler tipik olarak paket üzerinde veya ayak izi çiziminde katodu belirtmek için bir işaretleme (nokta, çentik veya farklı ped boyutu/şekli gibi) kullanır. Tasarımcı bu kritik bilgi için tam mekanik çizime başvurmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Yeniden Akış Lehimleme Profili

Cihaz, 30 saniye boyunca 260°C'lik bir yeniden akış lehimleme sıcaklığına dayanıklıdır. Bu, lehim bağlantılarındaki tepe sıcaklığını ifade eder. Termal şoku önlemek ve LED çipini veya paketini hasar vermeden güvenilir lehim bağlantıları sağlamak için ön ısıtma, bekleme, yeniden akış ve soğutma aşamalarından oluşan uygun bir yeniden akış profili takip edilmelidir.

6.2 Kullanım Önlemleri

Genel önlemler arasında lense mekanik stres uygulamaktan kaçınmak, kirlenmeyi önlemek ve ESD'ye duyarlı cihazlar için uygun taşıma prosedürlerini kullanmak yer alır. Depolama koşulları, düşük nemli bir ortamda çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ile +125°C) ile uyumludur. Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) Seviye 2 olarak derecelendirilmiştir, bu da paketin yeniden akış öncesinde fırınlanma gerektirmeden fabrika zemin koşullarına bir yıla kadar maruz kalabileceği anlamına gelir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Paketleme Bilgisi

LED'ler otomatik montaj için şerit ve makara üzerinde tedarik edilir. Paketleme detayları (şerit genişliği, yuva boyutları, makara boyutu, makara başına miktar) tam paketleme bilgisi bölümünde belirtilir, bu da standart pick-and-place ekipmanları ile uyumluluğu sağlar.

7.2 Parça Numaralandırma Sistemi

Parça numarası 2020-UR050DL-AM şu şekilde çözümlenir:2020: Ürün ailesi/Kasa boyutu.UR: Renk (Kırmızı).050: Test Akımı (50 mA).D: Kurşun Çerçeve Tipi (Au + Beyaz yapıştırıcı).L: Parlaklık Seviyesi (Düşük).AM: Otomotiv uygulaması. Bu sistem, bileşenin spesifik özelliklerinin kesin olarak tanımlanmasına olanak tanır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil uygulama otomotiv aydınlatmadır. Bu, gösterge paneli göstergeleri, anahtar arka aydınlatması ve ortam aydınlatması gibi iç mekan uygulamalarını içerir. Ayrıca, optik tasarım düzenleyici fotometrik gereksinimleri karşıladığı sürece, merkezi yüksek montaj stop lambaları (CHMSL) veya kırmızı sinyal gerektiren diğer far olmayan uygulamalar gibi dış sinyal fonksiyonları için de uygun olabilir.

8.2 Tasarım Hususları

Sürücü Devresi:Kararlı ışık çıkışı sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit akımlı bir sürücü zorunludur. Sürücü, yüksek sıcaklıklarda düşürme dikkate alınarak Mutlak Maksimum Değerler dahilinde çalışacak şekilde tasarlanmalıdır.
Termal Yönetim:PCB, ısıyı LED'in termal pedinden etkili bir şekilde uzaklaştıracak şekilde tasarlanmalıdır. Bu, termal viyalar, bakır doldurma veya daha büyük bir metal çekirdeğe veya soğutucuya bağlantı kullanmayı içerebilir.
Optik Tasarım:120° ışın demetini spesifik uygulama için şekillendirmek için ikincil optikler (lensler, ışık kılavuzları) gerekebilir.
ESD Koruması:2kV HBM derecelendirmesine sahip olsa da, sağlamlık için PCB üzerinde temel ESD koruması eklemek iyi bir uygulamadır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart ticari sınıf LED'lerle karşılaştırıldığında, 2020 Küp Işık AM varyantı şu özellikleriyle öne çıkar:otomotiv kalifikasyonu (AEC-Q102), bu da sıcaklık döngüsü, nem, yüksek sıcaklıkta çalışma ve diğer stresler için titiz testleri içerir. Ayrıcakükürt direnci (Sınıf A1)özelliğine sahiptir, bu da kükürt içeren gazların gümüş bazlı bileşenleri aşındırabileceği otomotiv ortamlarında kritik öneme sahiptir. Geniş çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ile +125°C) ve detaylı sınıflandırma yapısı, onu performans tutarlılığının en önemli olduğu yüksek güvenilirlikli, uzun ömürlü uygulamalar için tasarlanmış bir bileşen olarak daha da öne çıkarır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: "Gerçek" ve "elektriksel" termal direnç arasındaki fark nedir?
C: "Gerçek" termal direnç (Rth JS gerçek) muhtemelen kavşak üzerinde doğrudan sıcaklık algılama yöntemi kullanılarak ölçülür. "Elektriksel" termal direnç (Rth JS el) tipik olarak ileri voltajın sıcaklıkla değişimi (K-faktör yöntemi) kullanılarak hesaplanır. Elektriksel yöntem genellikle daha düşüktür çünkü tüm termal yolları yakalayamayabilir. Muhafazakar termal tasarım için daha yüksek olan "gerçek" değer kullanılmalıdır.

S: Bu LED'i sabit voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?
C: Kesinlikle önerilmez. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. İleri voltajdaki küçük bir değişiklik (sıcaklık veya sınıf varyasyonu nedeniyle) sabit voltaj kaynağı ile akımda büyük bir değişikliğe neden olabilir, bu da aşırı akım, aşırı ısınma ve arızaya yol açabilir. Her zaman sabit akımlı bir sürücü veya sıkı regüle edilmiş bir voltaj kaynağı ile akım sınırlayıcı bir direnç kullanın.

S: Düşürme eğrisinde neden "5mA altında akım kullanmayın" notu var?
C: Çok düşük akımlarda, LED'in ışık çıkışı son derece doğrusal olmayan ve kararsız hale gelir. Belirtilen fotometrik ve kolorimetrik parametreler (ışık akısı, baskın dalga boyu) yalnızca test akımında (50mA) veya yakınında garanti edilir. 5mA altında çalışma, öngörülemeyen ve tutarsız performans verebilir.

S: Sipariş verirken sınıf kodlarını nasıl yorumlamalıyım?
C: Bir makarada aldığınız Akı Sınıfı (örn. E4), Voltaj Sınıfı (örn. 2022) ve Dalga Boyu Sınıfı (örn. 1518) kombinasyonu, üreticinin üretim dağılımı tarafından belirlenir. Kritik renk veya parlaklık eşleştirme uygulamaları için "sıkı sınıf" veya "eşleştirilmiş sınıf" gereksinimlerini belirtmeniz gerekebilir, bu da mevcudiyeti ve maliyeti etkileyebilir.

11. Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Bir otomotiv iç kapı kolu ortam aydınlatması için çoklu LED dizisi tasarımı.
Gereksinimler:Tekdüze kırmızı parıltı, -40°C ila 85°C kabin sıcaklığında kararlı parlaklık, 10 yıl ömür.
Tasarım Süreci:
1. LED Seçimi:2020-UR050DL-AM, AEC-Q102 uyumluluğu, kükürt direnci ve geniş sıcaklık aralığı nedeniyle seçilmiştir.
2. Sınıflandırma:Renk ve parlaklık tekdüzeliğini sağlamak için aynı veya bitişik Akı ve Dalga Boyu sınıflarından LED'ler talep edilir (örn. hepsi Akı Sınıfı E3/E4 ve Dalga Boyu Sınıfı 1518'den).
3. Devre Tasarımı:Tek bir sabit akımlı sürücü IC, tüm LED'leri seri olarak besler. Seri konfigürasyon, her LED'den aynı akımın geçmesini garanti eder ve tekdüze parlaklığı teşvik eder. Sürücünün akımı, ömrü uzatmak ve termal marj sağlamak için 50mA (tipik) veya biraz daha düşük (örn. 45mA) olarak ayarlanır.
4. Termal Tasarım:PCB, her LED'in termal pedine birden fazla termal viyayla bağlanan büyük bir üst katman bakır doldurmasına sahip 2 katmanlı bir karttır, alt katman soğutucu görevi görür.
5. Doğrulama:Montaj, 25°C, 85°C ve -30°C'de ışık çıkışı tekdüzeliği için test edilir. Lehim bağlantısı ve bileşen güvenilirliğini doğrulamak için sıcaklık döngüsü testleri yapılır.

12. Çalışma Prensibi

Bu LED, bir p-n kavşağına dayalı bir yarı iletken cihazdır. Kavşağın iç potansiyelini (bu kırmızı LED için yaklaşık 1.75-2.75V) aşan bir ileri voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler kavşak boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yarı iletken malzemenin aktif bölgesinde (kırmızı LED'ler için tipik olarak Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit - AlGaInP tabanlı) yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık) formunda açığa çıkar. Yarı iletken katmanların spesifik bileşimi, yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler. Epoksi lens, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıkış demetini şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri

2020 Küp Işık gibi otomotiv SMD LED'lerindeki trenddaha yüksek verimlilik(watt başına daha fazla lümen) yönündedir, bu da daha düşük güç tüketimi ve azaltılmış termal yük sağlar.Geliştirilmiş renk tutarlılığı ve daha sıkı sınıflandırmaestetik uygulamalar için devam eden önceliklerdir. Ayrıca, daha yüksek kavşak sıcaklığı derecelendirmeleri de dahil olmak üzere giderek daha zorlu çalışma koşullarındadaha yüksek güvenilirlik ve daha uzun ömürsağlama yönünde bir çaba vardır. Ayrıca,akıllı kontrol(karartma için darbe genişlik modülasyonu, adreslenebilir LED'ler) ile entegrasyon daha yaygın hale gelmektedir. Temel yarı iletken malzemeler ve paketleme teknolojileri, çip tasarımı, fosfor teknolojisi (beyaz ve diğer renkler için) ve daha iyi termal ve çevresel performans için gelişmiş kalıplama bileşiklerindeki ilerlemelerle bu talepleri desteklemek için gelişmeye devam etmektedir.