Техническая спецификация PLCC-2 светодиода холодного белого свечения - Угол обзора 120° - Тип. 3.1В - 20мА - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокояркого поверхностно-монтируемого светодиодного компонента в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство разработано в первую очередь для требовательных условий эксплуатации в салоне автомобиля, обеспечивая надежную работу в широком диапазоне температур. Его ключевые преимущества включают сбалансированное сочетание светового потока, широкого угла обзора и надежной конструкции, соответствующей стандартам надежности автомобильного класса.

Светодиод излучает холодный белый свет, характеризуемый типичными координатами цвета CIE 1931 (0.3, 0.3). Он предназначен для применений, требующих стабильного яркого освещения в ограниченном пространстве, таких как подсветка приборной панели, подсветка переключателей и индикаторных кластеров. Соответствие стандартам AEC-Q102, RoHS и REACH подчеркивает его пригодность для современных электронных сборок со строгими требованиями к качеству и экологии.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые рабочие параметры определены при стандартном испытательном токе 20 мА. Типичная сила света составляет 1800 милликандел (мкд), с гарантированным минимальным значением 1400 мкд и максимальным до 3550 мкд в зависимости от производственного бина. Прямое напряжение (V_F) обычно составляет 3.1 В, в диапазоне от минимума 2.5 В до максимума 3.75 В. Этот параметр имеет решающее значение для расчета значений токоограничивающих резисторов при проектировании схемы.

Устройство обладает очень широким углом обзора 120 градусов, определяемым как полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения. Это обеспечивает равномерное распределение света, что крайне важно для подсветки панелей и переключателей.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток составляет 30 мА. Устройство может выдерживать кратковременные импульсы тока до 250 мА при длительности импульса ≤ 10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (0.005). Температура p-n перехода не должна превышать 125°C. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -40°C до +110°C, что подтверждает его надежность автомобильного класса. Защита от электростатического разряда (ESD) составляет 8 кВ (модель человеческого тела).

2.3 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода. Тепловое сопротивление от p-n перехода к точке пайки указано двумя способами: реальное тепловое сопротивление (R_{th JS real}) 130 К/Вт и электрическое тепловое сопротивление (R_{th JS el}) 100 К/Вт. Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло отводится от полупроводникового перехода. Для поддержания температуры контактных площадок в безопасных пределах, как показано на кривой снижения мощности, необходима правильная разводка печатной платы с достаточными теплоотводящими площадками.

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Зависимость прямого тока от напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Представленный график показывает зависимость прямого тока от прямого напряжения при 25°C. Кривая нелинейна, что типично для диода. При номинальном токе 20 мА напряжение сосредоточено около 3.1 В. Конструкторы должны использовать эту кривую, чтобы убедиться, что схема драйвера обеспечивает стабильный ток, а не напряжение, для достижения стабильной светоотдачи.

3.2 Оптическая мощность в зависимости от тока и температуры

Относительная сила света увеличивается с ростом прямого тока, но демонстрирует сублинейную зависимость, что подчеркивает необходимость управления током. Что более важно, график зависимости относительной силы света от температуры перехода демонстрирует отрицательный температурный коэффициент. При повышении температуры перехода светоотдача уменьшается. При максимальной температуре перехода 125°C выходная мощность может составлять всего около 40-50% от значения при 25°C. Этот эффект теплового тушения необходимо учитывать при тепловом проектировании.

3.3 Стабильность цветности

Графики изображают смещение координат CIE x и y в зависимости как от прямого тока, так и от температуры перехода. Хотя смещения присутствуют, они относительно малы (±~0.01 для температуры, меньше для тока), что указывает на хорошую стабильность цвета при различных рабочих условиях, что жизненно важно для применений, где важна цветовая однородность.

3.4 Спектральное распределение и диаграмма направленности

Кривая относительного спектрального распределения показывает пик в синей области спектра, что характерно для белого светодиода с люминофорным преобразованием, с широким вторичным пиком в желто-зеленой области от люминофора. Диаграмма направленности подтверждает лампертовский профиль излучения, обеспечивающий широкий угол обзора 120°.

4. Объяснение системы сортировки (бининга)

Продукт доступен в отсортированных по характеристикам группах, или "бинах", для обеспечения однородности в пределах производственной партии.

4.1 Сортировка по силе света

Определена комплексная структура бининга, от бинов с низкой светоотдачей (например, L1: 11.2-14 мкд) до бинов с очень высокой светоотдачей (например, GA: 18000-22400 мкд). Для данного конкретного номера детали (67-11-C70200H-AM) выделенный стандартный бин — "AB", что соответствует диапазону силы света от 1400 до 1800 мкд. Это позволяет разработчикам выбрать подходящий класс яркости для своего применения.

4.2 Сортировка по цвету

В спецификации приводится ссылка на диаграмму "Стандартная структура бинов белого цвета" (не полностью детализированную в предоставленном отрывке). Как правило, такие диаграммы отображают координаты CIE x и y в пределах определенного четырехугольника или области на цветовой диаграмме. Светодиоды сортируются по бинам в зависимости от того, куда попадают их цветовые координаты в этой области, обеспечивая узкий цветовой допуск, обычно в пределах ±0.005, как указано в разделе характеристик.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры

Компонент использует стандартный поверхностно-монтируемый корпус PLCC-2. Механический чертеж (ссылка в содержании) будет указывать точную длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и допуски. Эта информация критически важна для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки в сборке.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

В специальном разделе представлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок (геометрия паяльных площадок) для печатной платы. Следование этому руководству крайне важно для достижения надежных паяных соединений, правильного самоцентрирования во время оплавления и эффективного отвода тепла от устройства к печатной плате.

5.3 Определение полярности

Корпуса PLCC-2 обычно имеют маркированный угол или фаску для обозначения катодного (отрицательного) вывода. Правильная ориентация полярности обязательна при установке для обеспечения функционирования устройства.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления припоя

В спецификации указана максимальная температура пайки 260°C в течение 30 секунд. Это относится к пиковой температуре, измеренной на паяных соединениях во время стандартного процесса оплавления. Следует соблюдать типичный профиль оплавления с этапами предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, обеспечивая, чтобы температура на выводах компонента не превышала этот предел, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса или внутреннего кристалла.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности при обращении включают использование антистатических мер во время сборки, избегание механических нагрузок на линзу и предотвращение загрязнения оптической поверхности. Устройство не предназначено для работы при обратном напряжении.

6.3 Условия хранения

Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +110°C. Кроме того, уровень чувствительности к влажности (MSL) указан как Уровень 2. Это означает, что компонент может храниться в сухой среде (обычно<относительная влажность ≤ 60%) до одного года. Если влагозащитный пакет вскрыт или срок хранения превышен, детали должны быть просушены перед пайкой оплавлением, чтобы предотвратить "вспучивание" (растрескивание корпуса из-за давления пара).

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления — это источник постоянного тока или простой последовательный резистор от шины напряжения. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F3.1 В и целевой ток 20 мА при напряжении питания 5 В, резистор будет (5В - 3.1В) / 0.02А = 95 Ом. Следует выбрать резистор с мощностью рассеяния не менее (5В-3.1В)*0.02А = 0.038 Вт, с запасом по мощности (например, 1/8 Вт или 1/4 Вт).

7.2 Особенности проектирования

• Теплоотвод:Используйте кривую снижения мощности по прямому току. Для непрерывной работы при высоких температурах окружающей среды ток должен быть уменьшен, чтобы поддерживать температуру точки пайки ниже 110°C (где максимальный ток составляет 30 мА). Для рассеивания тепла необходима достаточная площадь меди под контактными площадками и вокруг них.
• Управление током:Всегда управляйте светодиодами с помощью контролируемого тока, а не фиксированного напряжения, чтобы обеспечить стабильную светоотдачу и предотвратить тепловой разгон.
• Оптическое проектирование:Широкий луч 120° подходит для рассеянного освещения. Для сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы).
• Защита от ESD:Хотя устройство имеет защиту 8 кВ HBM, включение дополнительного подавления переходных напряжений на чувствительных линиях в автомобильных условиях является хорошей практикой.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с обычными светодиодами PLCC-2, ключевыми отличиями данного устройства являются егоквалификация AEC-Q102и расширенныйдиапазон рабочих температур (-40°C до +110°C). Это не типично для светодиодов коммерческого класса и необходимо для автомобильной сертификации. Указанный рейтинг ESD (8 кВ) также выше, чем у многих стандартных компонентов. Детальная структура бининга предоставляет производителям предсказуемые характеристики, что критически важно для массового производства, где однородность имеет первостепенное значение.

9. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

В: В чем разница между параметрами "Типичный" и "Максимальный"?

О: "Типичный" — это ожидаемое среднее значение в стандартных условиях. "Максимальный" (или "Мин.") — это гарантированные пределы; все устройства будут работать в этих пределах в соответствии со спецификацией.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА непрерывно?

О: Только если температура контактной площадки (T_S) может поддерживаться на уровне 110°C или ниже, согласно кривой снижения мощности. При более высоких температурах ток должен быть уменьшен. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется питание на типичном токе 20 мА или ниже.

В: Цветовые координаты (0.3, 0.3). Это чистый белый?

О: На цветовой диаграмме CIE 1931 точка (0.33, 0.33) часто считается точкой "равной энергии" белого цвета. Координаты (0.3, 0.3) указывают на холодный белый цвет с небольшим смещением в сторону синего/зеленого, что является распространенным и желательным оттенком для подсветки дисплеев.

В: Что означает MSL 2 для моего производственного процесса?

О: Компоненты MSL 2 имеют срок хранения на производстве 1 год при хранении в условиях ≤ 30°C/60% относительной влажности. После вскрытия пакета их следует использовать в течение указанного времени (например, 168 часов) или просушить перед оплавлением для удаления поглощенной влаги.

10. Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основной полупроводниковый кристалл излучает синий свет, когда ток протекает через его p-n переход (электролюминесценция). Этот синий свет попадает на слой желтого (или желтого и красного) люминофорного материала, нанесенного на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет на более длинных, желто-красных волнах. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желто-красного света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точный оттенок (холодный белый, нейтральный белый, теплый белый) определяется смесью и составом люминофоров.

11. Тенденции отрасли

Рынок автомобильного освещения продолжает требовать более высокой эффективности (больше люмен на ватт), улучшенного индекса цветопередачи (CRI) для лучшей визуальной четкости и большей надежности. Растущей тенденцией является интеграция светодиодов с драйверными ИС и датчиками в интеллектуальные световые модули. Кроме того, наблюдается стремление к стандартизированным, более компактным корпусам с более высокой удельной мощностью, хотя корпуса PLCC остаются популярными благодаря своей экономической эффективности и проверенной надежности в средне-мощных применениях, таких как внутреннее освещение.