Техническая спецификация светодиода PLCC-2 67-11-IB0100L-AM - Ледяной синий - Угол обзора 120° - 3.1В - 10мА

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоинтенсивного светодиода ледяного синего цвета в корпусе для поверхностного монтажа PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство спроектировано для надежной работы в жестких условиях, обладает широким углом обзора 120 градусов и соответствует строгому стандарту AEC-Q101 для автомобильных компонентов. Его основное назначение — обеспечение стабильного, насыщенного освещения для интерьерных автомобильных применений при сохранении долговечности и стабильности в различных электрических и тепловых условиях.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая световая эффективность:Обеспечивает типичную силу света 300 милликандел (мкд) при стандартном прямом токе 10мА, гарантируя яркий и хорошо видимый световой поток.
• Широкоугольное свечение:Угол обзора 120° обеспечивает широкое и равномерное распределение света, что идеально для подсветки панелей и индикаторов.
• Надежность автомобильного класса:Квалификация по стандарту AEC-Q101 подтверждает пригодность для суровых условий эксплуатации в автомобильной электронике, включая широкий диапазон температур и вибрации.
• Надежная защита от ЭСР:Выдерживает электростатический разряд (ЭСР) до 8 кВ (модель человеческого тела), что повышает надежность при обращении и монтаже.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директивам RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и REACH, поддерживая глобальные экологические стандарты.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод специально предназначен для рынка автомобильной электроники. Ключевые области применения включают:

• Освещение салона автомобиля:Подсветка пространства для ног, дверных ручек, подстаканников и общее фоновое освещение салона.
• Подсветка переключателей:Обеспечение четкой видимости кнопок и органов управления на приборной панели, центральной консоли и рулевом колесе.
• Индикаторы приборной панели:Используются для сигнальных ламп, индикаторов состояния и подсветки шкал на приборной панели водителя.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Рабочие параметры определяют производительность светодиода в стандартных условиях испытаний (Ts=25°C).

• Прямой ток (I_F):Рекомендуемый рабочий ток составляет 10мА, с абсолютным максимальным значением 20мА. Для работы требуется минимальный ток 2мА.
• Сила света (I_V):При токе 10мА сила света обычно достигает 355 мкд, с гарантированным минимумом 140 мкд и максимумом 560 мкд для стандартных бинов. Допуск измерения составляет ±8%.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 3.1В при 10мА, в диапазоне от минимума 2.75В до максимума 3.75В. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь с ростом температуры перехода.
• Угол обзора (φ):Определяется как полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения. Данный светодиод предлагает широкий угол обзора 120° ± 5°.
• Координаты цветности (CIE x, y):Типичная цветовая точка — (0.18, 0.23), определяющая его ледяной синий оттенок. Допуск для этих координат составляет ±0.005.

2.2 Тепловые характеристики

Тепловой режим критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода.

• Тепловое сопротивление (R_{th JS}):Тепловое сопротивление переход-точка пайки указано двумя значениями: 130 К/Вт (реальное, измеренное) и 100 К/Вт (электрическое, расчетное). Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло отводится от кристалла светодиода к печатной плате.
• Температура перехода (T_J):Максимально допустимая температура перехода составляет 125°C. Превышение этого предела может привести к необратимому ухудшению характеристик.
• Рабочая и температура хранения:Устройство рассчитано на непрерывную работу в диапазоне от -40°C до +110°C, что делает его подходящим для глобальных автомобильных применений.

2.3 Абсолютные максимальные значения

Это предельные значения нагрузки, которые ни при каких условиях не должны быть превышены во избежание необратимого повреждения.

• Рассеиваемая мощность (P_d):Максимум 75 мВт.
• Импульсный ток (I_FM):Может выдерживать импульсы 300мА длительностью ≤ 10мкс с низким коэффициентом заполнения (D=0.005).
• Обратное напряжение (V_R):Данный светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Приложение обратного напряжения может вызвать мгновенный отказ.
• Температура пайки:Может выдерживать пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 30 секунд, что совместимо со стандартными бессвинцовыми процессами пайки.

3. Анализ характеристических кривых

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

График показывает нелинейную зависимость. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока, но демонстрирует отрицательный температурный коэффициент. Конструкторам необходимо учитывать это при проектировании токоограничивающих цепей, так как V_Fбудет снижаться при нагреве светодиода во время работы.

3.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Световой выход приблизительно линейно зависит от тока в нижнем диапазоне, но может проявлять признаки падения эффективности при токах, приближающихся к максимальному значению (20мА). Для оптимальной эффективности и срока службы рекомендуется работать при типичном токе 10мА или ниже.

3.3 Относительная сила света в зависимости от температуры перехода

Сила света уменьшается с ростом температуры перехода. График показывает, что выход может упасть примерно до 40% от значения при комнатной температуре, когда T_Jприближается к 140°C. Это подчеркивает важность эффективной тепловой конструкции печатной платы (использование тепловых переходных отверстий, достаточной площади меди) для поддержания яркости.

3.4 Смещение цветности

Как прямой ток, так и температура перехода влияют на цветовые координаты светодиода. Графики для ΔCIE-x и ΔCIE-y показывают незначительные смещения. Хотя смещения находятся в небольшом диапазоне, их следует учитывать для применений, требующих строгого постоянства цвета при различных рабочих условиях или в массивах из нескольких светодиодов.

3.5 Кривая снижения номинального прямого тока

Этот важный график определяет максимально допустимый непрерывный прямой ток в зависимости от температуры контактной площадки пайки (T_S). По мере увеличения T_Sмаксимально допустимый I_Fдолжен быть уменьшен, чтобы поддерживать температуру перехода ниже 125°C. Например, при T_S110°C максимальный I_Fсоставляет 20мА. Эта кривая необходима для определения безопасных рабочих условий в конечном применении.

3.6 Допустимая импульсная нагрузочная способность

График показывает зависимость между длительностью импульса (t_p), коэффициентом заполнения (D) и допустимым пиковым импульсным током (I_FA). Для очень коротких импульсов (например, 10мкс) при низком коэффициенте заполнения (0.005) светодиод может выдерживать токи до 300мА. Это полезно для проектирования стробоскопических или импульсных сигнальных функций.

3.7 Спектральное распределение

График относительного спектрального распределения показывает пиковую длину волны, характерную для светодиода ледяного синего цвета. Узкий доминирующий пик обеспечивает чистоту цвета. Отсутствие значительных вторичных пиков в красной или зеленой областях подтверждает заявленный цветовой выход.

4. Объяснение системы бинов

Для обеспечения однородности при массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

4.1 Биннинг по силе света

Светодиод классифицируется на множество бинов (от L1 до GA) на основе измеренной силы света при 10мА. Каждый бин охватывает определенный диапазон в логарифмической шкале (например, T1: 280-355 мкд, T2: 355-450 мкд). В спецификации выделены "возможные выходные бины" для данной конкретной версии продукта. Конструкторы должны указывать требуемый бин при заказе, чтобы гарантировать однородность яркости в сборке с использованием нескольких светодиодов.

4.2 Биннинг по цвету

Стандартная структура бинов для ледяного синего цвета определена в цветовой диаграмме CIE 1931. Предоставленная таблица содержит конкретные коды бинов (например, CM0, CL3) с соответствующими границами координат CIE x и y. Это позволяет выбирать светодиоды с практически идентичными цветовыми точками, что критически важно для применений, таких как подсветка, где цветовое несоответствие между соседними светодиодами было бы визуально неприемлемо.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Механические размеры

Корпус PLCC-2 представляет собой стандартную конструкцию для поверхностного монтажа. Чертеж размеров (ссылка в PDF) предоставляет критические измерения, включая длину, ширину, высоту корпуса, расстояние между выводами и положение контактных площадок. Соблюдение этих размеров жизненно важно для проектирования посадочного места на печатной плате и автоматизированной сборки методом "pick-and-place".

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) на печатной плате. Этот рисунок оптимизирован для формирования надежного паяного соединения во время пайки оплавлением, обеспечивая правильное механическое крепление и теплопроводность к плате. Следование этой рекомендации помогает предотвратить "эффект надгробия" или плохие паяные соединения.

5.3 Идентификация полярности

Корпус PLCC-2 обычно имеет формованный вырез или маркировку катода на одном из углов корпуса устройства. Правильная ориентация полярности крайне важна во время сборки печатной платы для обеспечения функционирования светодиода. Приложение обратного напряжения запрещено.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Компонент совместим со стандартными бессвинцовыми (SnAgCu) процессами пайки оплавлением. Профиль включает стадии предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, с пиковой температурой не выше 260°C в течение максимум 30 секунд. Время выше 217°C (температура ликвидуса) должно контролироваться для обеспечения правильного формирования паяного соединения без повреждения корпуса светодиода.

6.2 Меры предосторожности при использовании

• Меры предосторожности от ЭСР:Несмотря на номинал 8 кВ HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные процедуры защиты от ЭСР (использование заземленных браслетов, рабочих мест и проводящих контейнеров).
• Ограничение тока:Всегда запитывайте светодиод от источника постоянного тока или через токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Прямое подключение к источнику напряжения, превышающему V_Fвызовет чрезмерный ток и отказ.
• Тепловой режим:Реализуйте правильную тепловую конструкцию печатной платы. Используйте кривую снижения номинала для определения безопасных рабочих токов для ожидаемой максимальной температуры окружающей среды и тепловых характеристик платы.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте совместимые растворители, которые не повредят пластиковую линзу или эпоксидную смолу.
• Условия хранения:Храните в сухой, антистатической среде в указанном диапазоне температур от -40°C до +110°C.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Информация об упаковке

Светодиоды поставляются на ленте в катушке, что является стандартной упаковкой для автоматического оборудования поверхностного монтажа. Спецификации катушки (ширина ленты, расстояние между карманами, диаметр катушки) предоставлены для обеспечения совместимости с питателями сборочной линии.

7.2 Номер детали и информация для заказа

Базовый номер детали —67-11-IB0100L-AM. Этот номер кодирует ключевые атрибуты:

• 67-11:Вероятно, указывает на тип корпуса (PLCC-2) и/или серию.
• IB:Обозначает цвет "ледяной синий".
• 0100L:Может относиться к бину яркости или коду продукта.
• AM:Возможно, указывает на автомобильный класс или конкретную ревизию.

При заказе следует указывать конкретные коды бинов для силы света и цвета, чтобы получить желаемые эксплуатационные характеристики.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы драйвера

Для стабильной работы предпочтительнее использовать драйвер постоянного тока, а не простой источник напряжения с ограничительным резистором, особенно в автомобильных условиях, где напряжение питания (например, 12В аккумулятор) может значительно меняться. Драйвер должен быть спроектирован для обеспечения требуемого тока (например, 10мА) в ожидаемом диапазоне входного напряжения и температуры.

8.2 Тепловая конструкция на печатной плате

Для поддержания производительности и срока службы:

• Используйте печатную плату с достаточной толщиной меди.
• Включите термоплощадки, соединенные с большей медной областью или внутренним заземляющим слоем через несколько тепловых переходных отверстий.
• Следуйте кривой снижения номинала. Если ожидается, что температура платы в точке пайки достигнет 80°C, максимальный непрерывный ток должен быть соответственно уменьшен по сравнению с абсолютным максимумом 20мА.

8.3 Оптическая интеграция

Угол обзора 120° подходит для освещения широких областей. Для применений, требующих более сфокусированного света, могут потребоваться вторичная оптика (линзы, световоды). Координаты цвета ледяного синего следует учитывать при проектировании световодов или рассеивателей для достижения желаемого конечного цветового эффекта.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными светодиодами PLCC-2, данное устройство предлагает явные преимущества для автомобильного применения:

• Надежность:Квалификация AEC-Q101 включает строгие испытания на нагрузку (хранение при высокой температуре, температурные циклы, влажность и т.д.), не требуемые для коммерческих компонентов.
• Расширенный температурный диапазон:Работа при температуре окружающей среды до +110°C превышает типичный предел +85°C для коммерческих светодиодов, что необходимо для мест вблизи источников тепла в автомобиле.
• Контролируемый биннинг:Детальный биннинг по силе света и цвету обеспечивает однородность, что менее строго или отсутствует в более дешевых альтернативах.
• Устойчивость к ЭСР:Рейтинг ЭСР 8 кВ HBM обеспечивает более высокий запас безопасности от электростатических повреждений во время производства и обращения.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

Типичный рабочий ток составляет 10мА. Он может работать от минимального тока 2мА до абсолютного максимума 20мА, но работа при 10мА обеспечивает наилучший баланс яркости, эффективности и долгосрочной надежности.

10.2 Как выбрать правильный токоограничивающий резистор?

Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (3.75В) для наихудшего случая при проектировании, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит желаемое значение. Для питания 12В и целевого тока 10мА: R = (12В - 3.75В) / 0.01А = 825Ω. Используйте ближайшее большее стандартное значение (например, 820Ω или 1кΩ) и рассчитайте рассеиваемую мощность на резисторе (P = I²R).

10.3 Почему тепловой режим так важен?

Высокая температура перехода напрямую вызывает три проблемы: 1)Падение светового потока:Световой выход уменьшается. 2)Смещение цвета:Излучаемый цвет может измениться. 3)Ускоренная деградация:Срок службы светодиода экспоненциально сокращается. Правильный теплоотвод через печатную плату является обязательным условием для поддержания заявленных характеристик.

10.4 Можно ли соединять несколько светодиодов последовательно или параллельно?

Последовательное соединениеобычно предпочтительнее, так как через все светодиоды протекает одинаковый ток, обеспечивая равномерную яркость. Напряжение питания должно быть выше суммы всех V_F values. Параллельное соединениене рекомендуется без индивидуальных токоограничивающих резисторов для каждого светодиода, так как небольшие различия в V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке одного светодиода.

11. Практический пример проектирования

11.1 Подсветка переключателей на приборной панели автомобиля

Сценарий:Проектирование подсветки для ряда из 5 одинаковых кнопочных переключателей на приборной панели.

• Цель проекта:Равномерное, холодное синее освещение всех кнопок.
• Реализация:
  1. Выбор светодиода:Укажите номер детали 67-11-IB0100L-AM с узким цветовым бином (например, CM2) и конкретным бином силы света (например, T1: 280-355 мкд) для обеспечения однородности.
  2. Схема:Соедините все 5 светодиодов последовательно с одним драйвером постоянного тока, установленным на 10мА. Предполагая типичное V_F3.1В, драйверу требуется выходное напряжение > 15.5В (5 * 3.1В). Автомобильное питание 12В недостаточно, поэтому необходим повышающий преобразователь или драйвер, работающий от стабилизированного более высокого напряжения (например, 18В).
  3. Разводка печатной платы:Разместите каждый светодиод непосредственно за соответствующим ему рассеивателем переключателя. Спроектируйте посадочное место на плате точно в соответствии с рекомендуемым рисунком контактных площадок. Подключите тепловую площадку каждого светодиода к выделенной медной заливке на плате с несколькими тепловыми переходными отверстиями к внутреннему заземляющему слою для отвода тепла.
  4. Валидация:После сборки измерьте температуру контактной площадки возле одного светодиода во время работы в камере с высокой температурой окружающей среды (например, +85°C). Используйте кривую снижения номинала, чтобы убедиться, что ток 10мА все еще безопасен при измеренной T_S.

Такой подход гарантирует надежное, равномерное и долговечное освещение.

12. Принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод (LED). Когда прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, прикладывается между анодом и катодом, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе материалов InGaN для синего/белого/ледяного синего цветов). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводниковых слоев определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Пластиковый корпус PLCC инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и содержит формованную линзу, формирующую световой поток для достижения угла обзора 120°.

13. Технологические тренды

Развитие светодиодов, подобных данному, обусловлено несколькими ключевыми тенденциями в автомобильной и общей светотехнической промышленности:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в материаловедении направлены на получение большего светового потока (люмен) на единицу потребляемой электрической мощности (ватт), что снижает энергопотребление и тепловую нагрузку.
• Повышенная надежность и срок службы:Достижения в материалах корпусов, методах крепления кристаллов и технологии люминофоров (для белых светодиодов) продолжают увеличивать показатели среднего времени наработки на отказ (MTBF), превышая 50 000 часов.
• Миниатюризация:Стремление к созданию более компактных и плотных электронных сборок ведет к разработке светодиодов в еще более мелких корпусах (например, корпусах чипового масштаба) при сохранении или улучшении светового потока.
• Умное и адаптивное освещение:Интеграция с системами управления для динамических световых эффектов, диммирования и регулировки цветовой температуры становится все более распространенной, хотя это часто связано с более сложными микросхемами драйверов светодиодов, а не с самим светодиодным элементом.
• Строгие стандарты качества:Принятие стандартов, таких как AEC-Q102 (более специфический стандарт для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных применениях), представляет собой тенденцию к еще более специализированным и тщательно испытанным компонентам для автомобильного использования.