Техническая спецификация PLCC-4 Янтарный светодиод - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 3.1В - Сила света 3400мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностного янтарного светодиода с люминофорным преобразованием (PCA) в корпусе PLCC-4. Разработанный в первую очередь для требовательных применений в автомобильной внутренней подсветке, этот компонент сочетает высокую световую отдачу с надежными экологическими и эксплуатационными характеристиками. Его ключевое преимущество заключается в предоставлении надежного источника янтарного света там, где критически важны стабильность цвета, долгосрочная стабильность и соответствие автомобильным стандартам.

Основные преимущества данного светодиода включают высокую типичную силу света 3400 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 60 мА, широкий угол обзора 120 градусов для равномерного освещения и встроенную защиту от электростатического разряда (ESD) до 8 кВ (модель человеческого тела). Кроме того, он соответствует стандарту AEC-Q102 для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных применениях, что гарантирует соответствие строгим требованиям к качеству и надежности для использования в транспортных средствах.

Целевой рынок — исключительно автомобильная внутренняя подсветка. Это включает такие применения, как подсветка приборной панели, подсветка переключателей, фоновое освещение и индикаторные лампы в салоне автомобиля. Соответствие продукта директивам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям также делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и цветовые характеристики

Основным фотометрическим параметром является Сила света (Iv), типичное значение которой составляет 3400 мкд при токе 60 мА. Спецификация допускает минимум 2800 мкд и максимум 5600 мкд, что указывает на возможные вариации при сортировке. Допуск измерения светового потока составляет ±8%. Светодиод излучает янтарный (желтый) свет с люминофорным преобразованием. Типичные координаты цветности в цветовом пространстве CIE 1931 составляют x=0,57 и y=0,42 с указанным допуском ±0,005. Это определяет конкретный оттенок янтарного/желтого цвета. Угол обзора, определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины своего пикового значения, составляет 120 градусов с допуском ±5 градусов.

2.2 Электрические параметры

Прямое напряжение (Vf) является ключевым электрическим параметром. При типичном рабочем токе 60 мА Vf составляет 3,1 В с диапазоном от 2,75 В (мин.) до 3,75 В (макс.). Этот параметр подлежит сортировке. Абсолютный максимальный прямой ток (IF) составляет 80 мА, в то время как устройство может выдерживать импульсные токи (t<=10 мкс) до 250 мА. Светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) составляет 300 мВт.

2.3 Тепловые и надежностные характеристики

Теплоотвод имеет решающее значение для производительности и срока службы светодиода. Термическое сопротивление от перехода до точки пайки указано двумя значениями: электрическое измерение (Rth JS el) — 100 К/Вт макс. и реальное измерение (Rth JS real) — 150 К/Вт макс. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 125°C. Диапазон рабочих температур (Topr) — от -40°C до +110°C, что является стандартным для автомобильных компонентов. Устройство может выдерживать температуру пайки оплавлением 260°C в течение 30 секунд. Оно также обладает устойчивостью к сере, оцененной на уровне A1, что защищает от коррозии в средах с содержанием сернистых газов.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по ключевым параметрам. В данной спецификации описаны группы сортировки по Силе света, Цветности и Прямому напряжению.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света сортируется с использованием буквенно-цифровой системы кодов (например, L1, L2, M1... до GA). Каждая группа охватывает определенный диапазон минимальной и максимальной силы света в милликанделах (мкд). Для данного конкретного продукта выделены возможные выходные группы, указывающие, какие диапазоны интенсивности доступны для заказа. Типичное значение 3400 мкд попадает в группу "CA" (от 2800 до 3550 мкд).

3.2 Сортировка по цветности (цвету)

Для янтарного цвета с люминофорным преобразованием определена конкретная структура групп. Коды групп — YA и YB. Каждый код связан с набором из трех пар координат CIE (x, y), которые образуют треугольник на цветовой диаграмме. Светодиоды, цветовые координаты которых попадают в эти треугольники, получают соответствующий код группы. Типичные координаты (0,57; 0,42) являются центральными для этой структуры, а допуск измерения составляет ±0,005.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

В спецификацию включен раздел для групп прямого напряжения, в котором перечислены коды групп с соответствующими минимальными и максимальными диапазонами прямого напряжения. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с более жесткими допусками Vf, если это требуется для их схемотехнического решения, что помогает управлять распределением тока в массивах из нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные графики дают глубокое представление о поведении светодиода в различных рабочих условиях.

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

Этот график показывает экспоненциальную зависимость между прямым током (IF) и прямым напряжением (VF) при 25°C. Он необходим для проектирования схемы ограничения тока. Кривая позволяет разработчикам оценить падение напряжения на светодиоде при любом заданном токе в пределах его рабочего диапазона.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует, как световой выход увеличивается с увеличением тока накачки. Обычно он показывает сублинейную зависимость, где эффективность может снижаться при очень высоких токах. Это помогает выбрать оптимальный ток накачки для желаемой яркости с учетом эффективности и тепловой нагрузки.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры перехода

Этот критически важный график показывает снижение светового выхода по мере увеличения температуры перехода светодиода. Интенсивность нормирована относительно ее значения при 25°C. Он подчеркивает важность теплового управления: при повышении Tj световой выход падает. Это ключевой фактор для поддержания светового потока и долгосрочной надежности.

4.4 Смещение цветности в зависимости от температуры перехода и тока

Эти графики отображают изменение координат CIE x и y (ΔCIE-x, ΔCIE-y) как функцию температуры перехода (при постоянном токе) и прямого тока (при постоянной температуре). Они количественно определяют цветовую стабильность светодиода. Минимальное смещение желательно для применений, требующих постоянства цвета при изменяющихся рабочих условиях.

4.5 Кривая снижения номинала прямого тока

Это жизненно важный график для надежной работы. Он показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры контактной площадки пайки (Ts). По мере увеличения Ts максимально допустимый ток должен быть уменьшен, чтобы не превысить предел температуры перехода в 125°C. Например, при Ts=110°C максимальный ток составляет всего 31 мА. Также указан минимальный рабочий ток 8 мА.

4.6 Спектральное распределение

График относительного спектрального распределения показывает интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн. Для янтарного светодиода с люминофорным преобразованием это обычно показывает широкий пик в желтой/янтарной области спектра, обусловленный излучением люминофора, с возможным небольшим остаточным пиком от синего или УФ-светодиодного кристалла.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Тип корпуса и размеры

Светодиод использует поверхностный корпус PLCC-4 (пластиковый корпус с выводами для микросхем, 4 вывода). Механический чертеж предоставляет точные размеры корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Эта информация критически важна для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильную установку и пайку.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок для пайки

Предоставлена схема рекомендуемого рисунка контактных площадок (площадок для пайки) на печатной плате. Это включает размеры и расстояние для четырех электрических площадок и центральной тепловой площадки (если имеется). Следование этой разводке обеспечивает хорошее формирование паяного соединения, правильную теплопроводность к печатной плате и механическую стабильность.

5.3 Идентификация полярности

В спецификации указано, как определить анодные и катодные выводы. Обычно это делается с помощью маркировки на корпусе (например, точка, выемка или срезанный угол) или с помощью схемы расположения выводов. Правильная полярность необходима для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан подробный температурный профиль пайки оплавлением. Этот график отображает температуру в зависимости от времени, определяя ключевые зоны: предварительный нагрев, выдержка, оплавление (с максимальной температурой 260°C в течение 30 секунд) и охлаждение. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловое повреждение корпуса светодиода и внутреннего кристалла.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Перечислены общие меры предосторожности при обращении и использовании. К ним относятся предупреждения об избегании механических нагрузок на линзу, защите устройства от чрезмерного электростатического разряда (ESD) во время обращения (даже несмотря на защиту 8 кВ HBM) и обеспечении того, чтобы рабочие условия (ток, температура) оставались в пределах абсолютных максимальных значений.

6.3 Условия хранения

Диапазон температур хранения (Tstg) указан как -40°C до +110°C. Уровень чувствительности к влажности (MSL) оценивается как Уровень 3. Это означает, что упакованные устройства могут подвергаться воздействию условий производственного цеха (30°C/60% относительной влажности) до 168 часов, прежде чем их необходимо будет прогреть перед пайкой оплавлением, чтобы предотвратить "вспучивание" или растрескивание корпуса из-за испарения влаги.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Предоставлены подробности о том, как поставляются светодиоды, обычно в формате ленты и катушки, совместимом с автоматическими установочными машинами. Информация об упаковке включает размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте.

7.2 Номер детали и код заказа

Объяснена система нумерации деталей. Базовый номер детали — 67-41-PA0601H-AM. Вариации этого номера, вероятно, соответствуют различным группам сортировки по силе света (Iv), прямому напряжению (Vf) и цветности (Color). В разделе информации для заказа разъясняется, как указать желаемые группы при размещении заказа.

8. Примечания по применению и соображения по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Для постоянного тока накачки, который рекомендуется для светодиодов, простая схема включает токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом. Значение резистора рассчитывается как R = (Vпитания - Vf_светодиода) / I_желаемый. Учитывая Vf тип. = 3,1 В при 60 мА, для автомобильного питания 12 В, R = (12 В - 3,1 В) / 0,060 А ≈ 148 Ом. Следует использовать резистор мощностью не менее (12 В - 3,1 В) * 0,06 А = 0,53 Вт. Для точности и стабильности часто предпочтительна специализированная микросхема драйвера светодиодов.

8.2 Проектирование теплового режима

Эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение. Используйте кривую снижения теплового номинала в качестве основного руководства. Спроектируйте печатную плату так, чтобы максимизировать рассеивание тепла от контактной площадки: используйте обильную медную разливку, соединенную с тепловой площадкой через несколько тепловых переходных отверстий к внутренним или нижним слоям. Максимальная температура контактной площадки пайки (Ts) должна поддерживаться как можно более низкой, значительно ниже 110°C, чтобы обеспечить работу при полном токе 60 мА или близком к нему.

8.3 Соображения по оптическому проектированию

Угол обзора 120 градусов подходит для широкого, рассеянного освещения. Для более сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы). Янтарный цвет часто выбирают для внутреннего освещения с низкой бликовостью и предупреждающих индикаторов. Разработчики должны учитывать возможное смещение цвета в зависимости от температуры и тока при согласовании нескольких светодиодов или других источников света.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными неавтомобильными светодиодами PLCC-4, ключевыми отличительными особенностями данного продукта являются его соответствие стандарту AEC-Q102 и устойчивость к сере (A1). Стандарт AEC-Q102 включает строгие испытания на надежность (работа при высокой температуре, температурные циклы, устойчивость к влажности и т.д.), которые не проходят обычные светодиоды. Устойчивость к сере критически важна в автомобильной и промышленной средах, где выделение газов из некоторых материалов может вызвать коррозию посеребренных компонентов светодиода, приводя к отказу. Сочетание высокой силы света (3400 мкд) и широкого угла обзора (120°) в автомобильном корпусе предлагает сбалансированное решение для задач внутреннего освещения.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между "Типичными" и "Максимальными" значениями?

О: "Типичное" — это ожидаемое значение в нормальных условиях. "Максимальное" (или "Мин/Макс") — это абсолютные пределы, которые нельзя превышать, чтобы предотвратить необратимое повреждение или обеспечить соответствие устройства его спецификации. Всегда проектируйте с запасом, учитывая наихудшие условия.

Тенденция в автомобильных светодиодах для внутреннего освещения направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), что позволяет создавать более яркие дисплеи с меньшим энергопотреблением и тепловой нагрузкой. Также наблюдается переход к уменьшению размеров корпусов при сохранении или улучшении оптических характеристик, что позволяет создавать более компактные и элегантные конструкции. Цифровые адресуемые светодиоды (например, использующие протокол I2C или собственную схему) становятся все более распространенными, позволяя осуществлять динамическое управление цветом и яркостью для персонализированного фонового освещения. Кроме того, спрос на еще более высокую надежность и более длительный срок службы продолжает стимулировать развитие технологий материалов и корпусов. Акцент на устойчивость к сере и квалификацию уровня AEC-Q102+ теперь является стандартом для серьезных автомобильных поставщиков.

О: Найдите предполагаемую или измеренную температуру контактной площадки пайки (Ts) на оси X. Проведите линию вверх до кривой снижения номинала. От этой точки пересечения проведите линию влево к оси Y, чтобы найти максимальный безопасный непрерывный прямой ток для данной Ts. Никогда не работайте при токе выше этого значения.

В: Почему важна сортировка?

О: Сортировка обеспечивает постоянство цвета и яркости в пределах одной производственной партии и между партиями. Для применений с несколькими светодиодами (например, световая полоса) заказ из одной и той же группы по интенсивности и цвету имеет решающее значение для избежания видимых различий между отдельными светодиодами.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

О: Это настоятельно не рекомендуется. Ток светодиода является экспоненциальной функцией напряжения. Небольшое изменение Vf (из-за температуры или вариаций при сортировке) может вызвать большое изменение тока, потенциально превышающее максимальные значения. Всегда используйте драйвер постоянного тока или источник напряжения с последовательным токоограничивающим резистором.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование блока подсветки приборной панели автомобиля.Разработчику необходимо подсветить 10 индикаторных значков на приборной панели. Каждому значку требуется равномерная янтарная подсветка. Они выбирают этот светодиод из-за его автомобильного класса и цвета.

1. Электрическая часть проекта:Шина автомобиля номинально 12 В. Целевой ток на светодиод — 50 мА для долговечности и меньшего нагрева, Vf ~3,0 В (из ВАХ). Последовательный резистор R = (12 В - 3,0 В) / 0,050 А = 180 Ом. Мощность на резисторе = 9 В * 0,05 А = 0,45 Вт, поэтому выбран резистор на 0,5 Вт или 1 Вт.

2. Тепловая часть проекта:Светодиоды размещены на небольшой печатной плате. Используется медный слой 2 унции с большой заливкой под тепловой площадкой светодиода, соединенной через 9 тепловых переходных отверстий с медной плоскостью на нижней стороне. Тепловое моделирование оценивает Ts в 65°C в наихудшем случае по температуре окружающей среды.

3. Оптическая часть проекта:Угол обзора 120° обеспечивает достаточное распространение света за рассеивателем значка. Для равномерного распределения света по области значка может использоваться световод.

4. Сортировка:Разработчик указывает узкие группы по цветности (например, только YA) и конкретную группу по силе света (например, CA), чтобы обеспечить одинаковый цвет и яркость всех 10 значков.

12. Введение в технический принцип

Это янтарный светодиод с люминофорным преобразованием (PCA). Основной принцип заключается в полупроводниковом кристалле (обычно излучающем в синем или ультрафиолетовом спектре), покрытом слоем люминофорного материала. Когда кристалл возбуждается, он излучает свет с короткой длиной волны. Этот свет возбуждает люминофор, который затем переизлучает свет на более длинных волнах. В янтарном светодиоде состав люминофора разработан таким образом, чтобы поглощать часть первичного излучения и преобразовывать его в широкий спектр, сосредоточенный в желтой/янтарной области. Смесь непреобразованного синего света и желтого излучения люминофора дает воспринимаемый янтарный цвет. Корпус PLCC-4 содержит сборку кристалла на подложке, проводные соединения и люминофорный слой внутри отражающей полости, увенчанной линзой из формованной эпоксидной смолы, которая формирует световой поток.

13. Отраслевые тенденции и разработки

The trend in automotive interior lighting LEDs is towards higher efficiency (more lumens per watt), enabling brighter displays with lower power consumption and thermal load. There is also a move towards smaller package sizes with maintained or improved optical performance, allowing for more compact and sleek designs. Digitally addressable LEDs (like those using a protocol such as I2C or a proprietary scheme) are becoming more common, allowing dynamic color and brightness control for personalized ambient lighting. Furthermore, the demand for even higher reliability and longer lifetimes continues to push material and packaging technology advancements. The emphasis on sulfur robustness and AEC-Q102+ level qualifications is now standard for serious automotive suppliers.