Техническая спецификация PLCC-2 Super Red LED 0201H - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 2.0В - Мощность 40мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоинтенсивного сверхкрасного светоизлучающего диода (LED) в поверхностном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Основной акцент в конструкции сделан на надежность и производительность для требовательных автомобильных условий, как внутренних, так и внешних. Устройство обеспечивает типичную световую интенсивность 800 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 20 мА и широком угле обзора 120 градусов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества светодиода обусловлены его автомобильным классом и надежной конструкцией. Он сертифицирован по стандарту AEC-Q102, что гарантирует надежность для автомобильных электронных компонентов. Также он обладает устойчивостью к сере, классифицированной как A1, что защищает от коррозии в средах с содержанием сернистых газов. Соответствие директивам RoHS, REACH и Halogen-Free делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Основной целевой рынок — автомобильное освещение, в частности:

• Внутреннее автомобильное освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, фоновое освещение и индикаторы информационно-развлекательных систем.
• Внешнее автомобильное освещение:Центральный стоп-сигнал (CHMSL), габаритные огни и другие сигнальные осветительные приборы, требующие высокой видимости и надежности.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевые оптические параметры определяют световой поток и цвет светодиода. В типичных условиях (IF=20 мА, Ts=25°C) световая интенсивность (Iv) имеет номинальное значение 800 мкд, с минимумом 560 мкд и максимумом 1400 мкд в зависимости от производственной группы. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, находится в диапазоне от 627 нм до 639 нм, что прочно помещает его в спектр сверхкрасного цвета. Широкий угол обзора 120 градусов (угол половинной интенсивности) обеспечивает хорошую видимость на большой площади, что критически важно для сигнальных применений.

2.2 Электрические характеристики

Прямое напряжение (VF) является критическим параметром для проектирования схемы. При 20 мА типичное VF составляет 2.00 В, с диапазоном от 1.75 В до 2.75 В. Конструкторы должны учитывать этот разброс при проектировании токоограничивающих цепей, чтобы обеспечить стабильный световой поток. Абсолютный максимальный прямой ток (IF) составляет 50 мА в непрерывном режиме, с возможностью импульсного тока (IFM) 100 мА для импульсов ≤10 мкс. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

2.3 Тепловые характеристики

Теплоотвод имеет важное значение для долговечности и стабильности работы светодиода. Тепловое сопротивление от перехода до точки пайки (Rth JS) представлено двумя значениями: "реальное" измерение 120 К/Вт (макс. 160 К/Вт) и "электрическое" измерение 100 К/Вт (макс. 120 К/Вт). Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло отводится от полупроводникового перехода к печатной плате. Чем ниже значение, тем лучше. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 125°C. Диапазон рабочих температур от -40°C до +110°C подходит для суровых условий под капотом или внешней автомобильной среды.

3. Объяснение системы сортировки

Из-за производственных вариаций светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет конструкторам выбирать компоненты с согласованными характеристиками.

3.1 Сортировка по световой интенсивности

Светодиоды группируются по световому потоку при типичном испытательном токе. Группы варьируются от U2 (560-710 мкд) до AA (1120-1400 мкд). Суффикс "H" в номере детали указывает, что это устройство принадлежит к группе "High" (высокой) яркости, которая обычно соответствует группам V1, V2 или AA.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (длина волны) сортируется с шагом 3 нанометра, от 2730 (627-630 нм) до 3639 (636-639 нм). Это обеспечивает цветовую однородность в пределах производственной партии для применений, где критически важен единообразный внешний вид.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с шагом примерно 0.25 В, от кода 1720 (1.75-2.00 В) до 2527 (2.50-2.75 В). Выбор светодиодов из одной группы VF может упростить проектирование источника питания и обеспечить равномерное распределение тока в параллельных массивах.

4. Анализ кривых производительности

4.1 ВАХ и относительная интенсивность

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает классическую экспоненциальную зависимость диода. Кривая зависимости относительной световой интенсивности от прямого тока является сублинейной; увеличение тока выше 20 мА дает уменьшающуюся отдачу по световому потоку при одновременном увеличении тепловыделения.

4.2 Температурная зависимость

Графики производительности четко показывают температурные эффекты. Кривая зависимости относительной световой интенсивности от температуры перехода указывает на уменьшение светового потока с ростом температуры, что является типичным поведением для светодиодов. Кривая зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода имеет отрицательный коэффициент, что означает снижение VF при повышении температуры, что может использоваться для измерения температуры. Доминирующая длина волны также смещается с температурой, обычно в сторону более длинных волн (красное смещение), как показано на графике.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинала

График относительного спектрального распределения показывает узкий пик в красной области (~630 нм). Кривая снижения номинала прямого тока имеет решающее значение для проектирования: с ростом температуры перехода максимально допустимый непрерывный ток уменьшается. Например, при максимальной рабочей температуре перехода 110°C прямой ток должен быть снижен примерно до 34 мА.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Физические размеры

Светодиод использует стандартный корпус PLCC-2. Механический чертеж (подразумеваемый разделом 7) покажет ключевые размеры, включая общую длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и размер полости, содержащей светодиодный кристалл. Корпус предназначен для автоматизированной сборки методом pick-and-place.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Номер детали включает "R" для обратной полярности. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для пайки (раздел 8), чтобы обеспечить надежное паяное соединение и правильный тепловой контакт с печатной платой. Правильная ориентация полярности жизненно важна, обычно она указывается маркировкой на корпусе или асимметричным элементом.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль пайки оплавлением (раздел 9). Светодиод может выдерживать пиковую температуру пайки 260°C до 30 секунд, что совместимо со стандартными бессвинцовыми (SnAgCu) процессами пайки. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловое повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности включают: избегание работы за пределами абсолютных максимальных номиналов, использование соответствующих процедур обращения с ЭСР (рейтинг HBM составляет 2 кВ) и обеспечение хранения устройства в пределах указанного диапазона температуры и влажности (MSL 2).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Информация об упаковке (раздел 10) подробно описывает, как поставляются компоненты, обычно на тисненой ленте и катушке для крупносерийной сборки. Размеры катушки, ширина ленты и ориентация компонентов указаны для совместимости со стандартным автоматизированным оборудованием.

7.2 Система нумерации деталей

Номер детали 67-21R-SR0201H-AM расшифровывается следующим образом:67-21= Семейство продуктов;R= Обратная полярность;SR= Сверхкрасный цвет;020= Испытательный ток 20 мА;1= Тип выводной рамки;H= Уровень высокой яркости;AM= Автомобильное применение.

8. Предложения по проектированию приложений

8.1 Типовая схема

Для стабильной работы рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо простого последовательного резистора, особенно в автомобильных условиях, где напряжение питания (например, 12 В) может значительно колебаться. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы ограничивать ток до желаемого значения (например, 20 мА) на основе максимального VF из выбранной группы, чтобы ни один светодиод не был перегружен.

8.2 Соображения по тепловому управлению

Для поддержания производительности и долговечности обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате (тепловая площадка), подключенную к тепловой площадке светодиода для рассеивания тепла. Используйте тепловое сопротивление (Rth JS) и рассеиваемую мощность (Pd = VF * IF) для расчета ожидаемого повышения температуры. Поддерживайте температуру перехода значительно ниже максимальных 125°C, в идеале ниже 85°C для длительного срока службы.

8.3 Оптическая интеграция

Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для применений, требующих сфокусированного луча или определенной световой картины. Сверхкрасный цвет идеально подходит для стоп-сигналов и предупреждающих сигналов благодаря высокому визуальному воздействию и соответствию нормативным требованиям.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами коммерческого класса, ключевыми отличительными особенностями данного устройства являются егосертификация AEC-Q102иустойчивость к сере. Обычно это не тестируется и не гарантируется в потребительских компонентах. Широкий диапазон рабочих температур (-40°C до +110°C) также превышает таковой у обычных светодиодов. Корпус PLCC-2 предлагает хороший баланс размера, паяемости и тепловых характеристик по сравнению с более мелкими корпусами типа chip-scale или более крупными сквозными конструкциями.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между "реальным" и "электрическим" тепловым сопротивлением?

О: "Реальное" тепловое сопротивление измеряется с использованием физического датчика температуры. "Электрическое" тепловое сопротивление рассчитывается путем измерения изменения прямого напряжения в зависимости от мощности, используя внутренний температурно-чувствительный параметр светодиода. Электрический метод часто используется для спецификаций.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 50 мА непрерывно?

О: Хотя абсолютный максимальный номинальный ток составляет 50 мА, непрерывная работа при таком токе будет генерировать значительное количество тепла (Pd ~ 100 мВт). Вы должны использовать кривую снижения номинала и тепловые расчеты, чтобы убедиться, что температура перехода не превышает 125°C. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется питание на уровне или ниже типичных 20 мА.

В: Что означает MSL 2?

О: Уровень чувствительности к влаге 2. Компонент может храниться в заводских условиях (≤30°C/60% относительной влажности) до одного года, прежде чем потребуется его прогрев перед пайкой оплавлением.

11. Пример кейса для проектирования

Сценарий:Проектирование центрального стоп-сигнала (CHMSL), требующего высокой яркости и надежности.

Выбор:Этот сверхкрасный светодиод из группы "H" (высокой) яркости выбран за свою интенсивность и надежность автомобильного класса.

Схема:Массив светодиодов спроектирован с использованием понижающего драйвера постоянного тока, настроенного на подачу 20 мА на каждый светодиод. Вход драйвера обрабатывает номинальное напряжение автомобиля 12 В (с подавлением переходных процессов при сбросе нагрузки).

Тепловой режим:Печатная плата использует слой меди 2 унции с заполненной матрицей тепловых переходных отверстий под площадкой каждого светодиода для распределения тепла на большую площадь платы, поддерживая расчетную Tj ниже 90°C в самых жарких условиях окружающей среды.

Оптика:Над массивом установлена красная поликарбонатная линза с определенной призматической структурой для соответствия требуемому фотометрическому распределению для стоп-сигнала.

12. Введение в принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области рекомбинируют в активной области перехода. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов (например, AlInGaP для красного/оранжевого/янтарного). Корпус PLCC инкапсулирует крошечный полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту, включает отражающую чашу для направления света и содержит формованную эпоксидную линзу, которая также служит первичным оптическим элементом.

13. Технологические тренды и контекст

Тренд в автомобильном освещении направлен в сторону более высокой эффективности, большей интеграции и более интеллектуальных функций. Хотя это дискретный светодиод, лежащая в его основе технология является фундаментальной. Существует постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности) для снижения энергопотребления и тепловой нагрузки. Для красного света технология AlInGaP является зрелой и эффективной. Стремление к миниатюризации продолжается, но корпус PLCC-2 остается популярным благодаря отличному балансу производительности, стоимости и технологичности для многих применений. Интеграция светодиодов с драйверами и датчиками в модульные "световые двигатели" является растущим трендом для современных осветительных систем.