Техническая спецификация светодиода PLCC-2 холодного белого свечения - 3.1мм x 2.8мм x 1.9мм - Напряжение 3.1В - Мощность 0.062Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации высокопроизводительного поверхностно-монтируемого светодиода в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство спроектировано для надежной работы в жестких условиях и обладает холодной белой цветовой температурой. Основная область применения — подсветка интерьера автомобилей, где критически важны стабильный световой поток, широкий угол обзора и прочная конструкция. Светодиод соответствует стандарту AEC-Q102 для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных приложениях, что гарантирует соответствие строгим требованиям к качеству и надежности при температурных циклах, стойкости к влажности и длительной работе.

Ключевые преимущества компонента включают компактные размеры, отличную световую отдачу для своего форм-фактора и очень широкий угол обзора 120 градусов, что делает его подходящим для применений в подсветке и индикации, где важна рассеянность света. Он также соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, REACH и стандарты по отсутствию галогенов, что делает его подходящим выбором для современных электронных конструкций со строгими ограничениями по материалам.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые рабочие параметры определены при стандартных условиях испытаний с прямым током (I_F) 20 мА. Типичная сила света составляет 1800 милликандел (мкд), с минимальным значением 900 мкд и максимальным до 3550 мкд в зависимости от производственного бина. Прямое напряжение (V_F) обычно составляет 3.1 В, в диапазоне от 2.5 В до 3.75 В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока. Доминирующая длина волны характеризуется координатами цветности CIE 1931, с типичными значениями x и y около 0.3, что определяет точку холодного белого цвета. Допуск для этих координат составляет ±0.005.

Устройство обладает широким углом обзора (2φ) 120 градусов, определяемым как угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения. Эта характеристика жизненно важна для применений, требующих равномерного освещения на большой площади.

2.2 Предельные рабочие режимы и тепловой менеджмент

Для обеспечения долгосрочной надежности устройство не должно эксплуатироваться за пределами своих абсолютных максимальных режимов. Максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА, максимальная рассеиваемая мощность — 112 мВт. Для коротких импульсов (≤10 мкс, скважность 0.005) допустим импульсный ток (I_FM) 250 мА. Температура перехода (T_J) никогда не должна превышать 125°C. Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -40°C до +110°C, что подтверждает его пригодность для автомобильных условий.

Тепловой менеджмент критически важен для производительности и срока службы светодиода. В спецификации указаны два значения теплового сопротивления: реальное тепловое сопротивление (R_{th JS real}) от перехода до точки пайки составляет максимум 130 К/Вт, а значение, полученное электрическим методом (R_{th JS el}) — 100 К/Вт. Для поддержания низкой температуры точки пайки необходима правильная разводка печатной платы с достаточными тепловыми перемычками и площадью меди, как показано на кривой снижения прямого тока.

2.3 Спецификации надежности и соответствия стандартам

Светодиод демонстрирует надежную конструкцию с устойчивостью к электростатическому разряду (ESD) 8 кВ (модель человеческого тела, HBM). Он имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3, что означает, что он может находиться в условиях цеха до 168 часов перед пайкой оплавлением. Кроме того, он соответствует классу устойчивости к коррозии B1, повышая его стойкость к коррозионным атмосферам. Подтверждено полное соответствие стандартам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

3. Анализ характеристических кривых

3.1 ВАХ и световая отдача

График зависимости прямого тока от прямого напряжения (I-V) показывает характерную экспоненциальную зависимость. В типичной рабочей точке 20 мА напряжение составляет примерно 3.1 В. Конструкторы используют эту кривую для выбора подходящих компонентов драйвера. График относительной силы света в зависимости от прямого тока показывает, что световой выход увеличивается нелинейно с ростом тока за пределами типичной рабочей точки, и работа выше 30 мА не рекомендуется. Кривая снижения прямого тока необходима для теплового проектирования, показывая, как максимально допустимый постоянный ток должен уменьшаться при повышении температуры контактной площадки выше 25°C.

3.2 Температурная зависимость и спектральные характеристики

График относительной силы света в зависимости от температуры перехода показывает ожидаемое уменьшение светового выхода при повышении температуры, что является общей характеристикой светодиодов. Кривая относительного прямого напряжения в зависимости от температуры перехода имеет отрицательный наклон, что может использоваться в некоторых схемах для измерения температуры. Графики смещения координат цветности в зависимости от тока и температуры показывают минимальные вариации, что указывает на хорошую стабильность цвета при различных рабочих условиях. График спектральных характеристик изображает относительное спектральное распределение мощности, типичное для белого светодиода с люминофорным преобразованием, с синим излучением и широким желтым излучением люминофора.

3.3 Возможность импульсного режима работы

График допустимой импульсной нагрузки предоставляет рекомендации для управления светодиодом импульсными токами выше максимального постоянного тока. На нем отображена амплитуда прямого тока (I_FA) в зависимости от длительности импульса (t_p) для различных значений скважности (D). Это позволяет разработчикам достигать более высокой мгновенной яркости для стробоскопических или сигнальных применений, не превышая пределы средней мощности.

4. Объяснение системы сортировки (бининг)

Продукт доступен в отсортированных группах на основе силы света и координат цветности для обеспечения согласованности в проектировании приложений.

4.1 Сортировка по силе света

Сила света сортируется на множество бинов, обозначаемых буквенно-цифровыми кодами (например, L1, L2, M1... до GA). Каждый бин определяет конкретный диапазон минимальной и максимальной силы света, измеряемой в милликанделах (мкд). Для данного конкретного номера детали возможные выходные бины выделены и включают диапазоны от 1120 мкд до 3550 мкд (бины от AA до CA), при этом типичное значение 1800 мкд попадает в бин BA (1800-2240 мкд). Применяется допуск измерения ±8%.

4.2 Сортировка по цветовым координатам

Холодный белый цвет сортируется в соответствии с системой координат цветности CIE 1931 (x, y). В спецификации приведена таблица с различными кодами бинов (например, PK0, HK0, NK0) и соответствующими им четырехугольными областями, определенными четырьмя наборами координат (x, y). Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с жестко контролируемыми цветовыми точками для применений, где критически важна цветовая согласованность, например, в комбинациях приборов или подсветке переключателей.

5. Механическая информация, упаковка и монтаж

5.1 Механические размеры и полярность

Светодиод размещен в стандартном поверхностно-монтируемом корпусе PLCC-2. Механический чертеж (ссылка в PDF) определяет точные размеры, включая общую длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и допуски. Корпус обычно имеет формованную линзу. Полярность обозначена маркировкой катода, часто выемкой или точкой на корпусе, которая должна быть правильно совмещена с контактной площадкой на печатной плате.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате и пайка

Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежных паяных соединений и оптимальных тепловых характеристик. Это включает размеры металлических площадок и тепловой площадки (при наличии). Указан профиль пайки оплавлением с пиковой температурой 260°C максимум в течение 30 секунд. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения повреждения корпуса или деградации внутренних материалов.

5.3 Упаковка и меры предосторожности при обращении

Компоненты поставляются в упаковке на ленте и в катушке, подходящей для автоматических сборочных машин. Меры предосторожности включают стандартные процедуры обращения с ЭСР (использование заземленных браслетов и рабочих мест), избегание механических нагрузок на линзу и предотвращение загрязнения. Также могут быть указаны конкретные критерии тестирования на устойчивость к сере для применений в средах с высоким содержанием серы.

6. Рекомендации по применению и проектированию

6.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — внутреннее освещение автомобилей. Это включает подсветку комбинаций приборов, кнопок информационно-развлекательных систем, панелей управления климатом и общего салонного освещения. Он также подходит для подсветки переключателей в различных электронных устройствах и для общих индикаторных целей, где требуется широкий угол обзора и холодный белый свет.

6.2 Проектирование схемы и тепловые аспекты

Разработчики должны реализовать схему драйвера с постоянным током для обеспечения стабильного светового выхода и длительного срока службы светодиода, поскольку яркость светодиода является функцией тока, а не напряжения. Для простых применений можно использовать последовательный резистор, но для автомобильных сред с напряжением (например, 12В система) рекомендуется активный драйвер. Тепловое проектирование не подлежит обсуждению. Печатная плата должна обеспечивать достаточный тепловой путь от контактных площадок светодиода к большей площади меди или радиатору, чтобы поддерживать температуру перехода значительно ниже максимальных 125°C, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.

6.3 Оптические аспекты проектирования

Угол обзора 120 градусов означает, что свет излучается по широкой ламбертовской диаграмме. Для применений, требующих более сфокусированного луча, необходимо использовать вторичную оптику, такую как линзы или световоды. Взаимодействие диаграммы направленности светодиода с этими оптическими элементами должно быть смоделировано или прототипировано для достижения желаемого эффекта освещения.

7. Техническое сравнение и руководство по выбору

При выборе светодиода для внутренних автомобильных применений ключевыми отличительными особенностями данной детали являются ее квалификация AEC-Q102, широкий угол обзора и конкретные бины силы света. По сравнению со светодиодами неавтомобильного класса этот компонент предлагает проверенную надежность при тепловом ударе, влажности и длительных рабочих нагрузках. Корпус PLCC-2 предлагает хороший баланс между размером, световым выходом и простотой монтажа по сравнению с более мелкими корпусами типа chip-scale или более крупными выводными устройствами.

8. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель информации о бининге?

О: Биннинг обеспечивает согласованность цвета и яркости в пределах производственной партии. Для применений, где несколько светодиодов используются рядом (например, панель подсветки), указание узкого бина для силы света и координат цветности предотвращает видимые различия в яркости или цвете между отдельными светодиодами.

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В или 12В?

О: Нет. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Подключение его напрямую к источнику напряжения выше его прямого напряжения вызовет чрезмерный ток, что может мгновенно его разрушить. Вы всегда должны использовать механизм ограничения тока, такой как резистор или специализированная микросхема драйвера светодиода.

В: Почему важна спецификация теплового сопротивления?

О: Тепловое сопротивление количественно определяет, насколько эффективно тепло может отводиться от перехода светодиода. Более низкое значение означает лучшее рассеивание тепла. Превышение максимальной температуры перехода значительно снижает световой выход и резко сокращает срок службы светодиода. Правильный теплоотвод, как указано в тепловом сопротивлении и кривой снижения, необходим для надежной работы.

В: Что означает MSL 3 для хранения и обращения?

О: MSL (Уровень чувствительности к влаге) 3 означает, что корпус может поглощать опасный уровень влаги, если он находится в условиях окружающей среды более 168 часов (7 дней). По истечении этого времени или если оригинальный герметичный пакет вскрыт, компоненты должны быть подвергнуты сушке по указанному профилю перед безопасной пайкой оплавлением, чтобы предотвратить "вспучивание" или внутреннее расслоение.

9. Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основная полупроводниковая кристаллическая структура излучает синий свет при прямом смещении (электролюминесценция). Этот синий свет попадает на слой желтого (или желтого и красного) люминофорного материала, нанесенного на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде более широкого спектра более длинных волн (желтый, красный). Комбинация оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, приводит к восприятию белого света. Точное соотношение синего излучения и излучения люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT), в данном случае — холодный белый.

10. Тенденции и контекст отрасли

Тенденция в автомобильном внутреннем освещении движется в сторону более высокой интеграции, динамического освещения и персонализированных атмосферных решений. В то время как дискретные светодиоды, такие как этот компонент PLCC-2, остаются жизненно важными для подсветки переключателей и базовых индикаторов, наблюдается растущее внедрение гибких светодиодных лент, адресуемых RGB-светодиодов и передовых технологий световодов для создания бесшовных световых поверхностей. Кроме того, спрос на более высокую эффективность (больше люмен на ватт) и улучшенный индекс цветопередачи (CRI) продолжается, стимулируя развитие технологий люминофоров и дизайна кристаллов. Строгие автомобильные квалификации (AEC-Q102) и экологическое соответствие (отсутствие галогенов), подчеркнутые в этой спецификации, отражают общую направленность отрасли на надежность, долговечность и экологическую ответственность.