Техническая спецификация PLCC-4 желтый светодиод - Корпус 3.5x2.8x1.9мм - Прямое напряжение 2.2В - Сила света 2300мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного желтого светодиода для поверхностного монтажа в корпусе PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство разработано в первую очередь для требовательных применений в автомобильном освещении, как внутреннем, так и внешнем. Его ключевые преимущества включают высокую типичную силу света в 2300 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 50 мА, широкий угол обзора 120 градусов для отличного рассеивания света и надежную конструкцию, соответствующую стандартам надежности автомобильного класса.

Светодиод сертифицирован по стандарту AEC-Q102, что гарантирует его пригодность для суровых условий окружающей среды, типичных для автомобильной электроники. Он также демонстрирует устойчивость к сере (класс A1), что делает его устойчивым к коррозии в атмосфере, содержащей соединения серы. Продукт соответствует ключевым экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH, и производится как бесгалогенный.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Оптоэлектронные характеристики

Ключевые показатели производительности определены при стандартных условиях испытаний при прямом токе (I_F) 50 мА. Типичная сила света (I_V) составляет 2300 мкд, с указанным минимумом 1800 мкд и максимумом 4500 мкд. Доминирующая длина волны (λ_d) центрирована на 591 нм (желтый), с диапазоном от 585 нм до 594 нм, что определяет его точную цветовую точку. Прямое напряжение (V_F) на устройстве при 50 мА обычно падает на 2.20 В, с пределами от 2.00 В до 2.75 В. Широкий угол обзора (φ) в 120 градусов (допуск ±5°) является критическим параметром для применений, требующих широкого освещения, а не сфокусированного луча.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток составляет 70 мА. Устройство может выдерживать импульсный ток (I_FM) 100 мА для импульсов ≤10 мкс при очень низком коэффициенте заполнения (D=0.005). Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 192.5 мВт. Температура перехода (T_J) не должна превышать 125°C. Диапазон рабочих температур (T_opr) составляет от -40°C до +110°C, что подтверждает его температурную устойчивость автомобильного класса. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

2.3 Тепловые характеристики

Тепловой менеджмент имеет решающее значение для производительности и долговечности светодиода. В спецификации указаны два значения теплового сопротивления от перехода к точке пайки: реальное тепловое сопротивление (R_{th JS real}) 70 К/Вт (типичное) и электрическое тепловое сопротивление (R_{th JS el}) 50 К/Вт (типичное). Более низкое электрическое значение получено из температурного коэффициента прямого напряжения и используется для оценки температуры перехода на месте. Правильная тепловая конструкция печатной платы необходима для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, особенно при более высоких токах накачки или повышенных температурах окружающей среды.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным минимальным критериям для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются по группам на основе их минимальной силы света при типичном токе. Например, группа 'BA' гарантирует минимальную интенсивность 1800 мкд, 'BB' гарантирует 2240 мкд, а 'CA' гарантирует 2800 мкд. Соответствующие значения светового потока (в люменах) приведены для справки.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цветовая стабильность контролируется через группы по длине волны. Группа '8588' охватывает светодиоды с доминирующей длиной волны от 585 нм до 588 нм, '8891' охватывает 588-591 нм, а '9194' охватывает 591-594 нм. Это обеспечивает строго контролируемый желтый цветовой выход в различных производственных партиях.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется для помощи в проектировании схем, особенно для расчета токоограничивающего резистора и проектирования источника питания. Группы включают '1720' (1.75-2.00В), '2022' (2.00-2.25В), '2225' (2.25-2.50В) и '2527' (2.50-2.75В).

4. Анализ кривых производительности

Предоставленные графики дают глубокое представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 ВАХ и относительная интенсивность

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. График зависимости относительной силы света от прямого тока демонстрирует, что световой выход увеличивается сублинейно с током, подчеркивая важность стабильного тока накачки для постоянной яркости.

4.2 Температурная зависимость

График зависимости относительной силы света от температуры перехода показывает отрицательный температурный коэффициент; световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. График зависимости доминирующей длины волны от температуры перехода указывает на смещение цвета (обычно в сторону более длинных волн) с увеличением температуры. График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает отрицательный коэффициент, что является принципом, используемым для электрического метода измерения температуры перехода.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинала

График относительного спектрального распределения подтверждает монохроматический желтый выход, пик которого приходится примерно на 591 нм с минимальным излучением в других диапазонах. Кривая снижения номинала прямого тока критически важна для проектирования: она определяет максимально допустимый непрерывный ток на основе температуры контактной площадки (T_S). Например, при T_S110°C максимальный непрерывный I_Fсоставляет 57 мА. График допустимой импульсной нагрузки определяет взаимосвязь между длительностью импульса, коэффициентом заполнения и допустимым пиковым импульсным током.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Механические размеры

Светодиод размещен в стандартном корпусе PLCC-4 для поверхностного монтажа. Типичные размеры корпуса составляют примерно 3.5 мм в длину, 2.8 мм в ширину и 1.9 мм в высоту (включая линзу). В спецификацию включен подробный чертеж с указанием всех критических длин, ширин и допусков для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Предоставлен дизайн контактных площадок для обеспечения надежной пайки и оптимальных тепловых характеристик. Это включает размер, форму и расстояние медных площадок на печатной плате для четырех выводов и центральной тепловой площадки (если применимо в данной версии корпуса). Следование этой рекомендации необходимо для механической стабильности и эффективного отвода тепла от перехода светодиода к печатной плате.

5.3 Идентификация полярности

Корпус PLCC-4 имеет определенную ориентацию. На схеме в спецификации указаны катодный и анодный выводы. Обычно на корпусе есть скошенный угол или маркировка (например, точка) на верхней части, обозначающая вывод 1 (часто катод). Правильная ориентация во время сборки обязательна для функционирования устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан подробный температурный профиль пайки оплавлением для предотвращения теплового повреждения. Профиль определяет этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения. Ключевым параметром является пиковая температура, которая не должна превышать 260°C, а время выше 260°C должно быть ограничено максимум 30 секундами. Этот профиль совместим со стандартными бессвинцовыми (SAC) паяльными пастами.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности при обращении включают избегание механических нагрузок на эпоксидную линзу, защиту устройства от электростатического разряда (чувствительность к ЭСР составляет 2 кВ HBM) и обеспечение того, чтобы рабочие условия (ток, напряжение, температура) всегда оставались в пределах абсолютных максимальных параметров. На устройство не должно подаваться обратное напряжение.

6.3 Условия хранения

Рекомендуемый диапазон температур хранения (T_stg) составляет от -40°C до +110°C. Компоненты должны храниться в сухой, антистатической среде в оригинальных влагозащитных пакетах, особенно учитывая, что они имеют уровень чувствительности к влаге (MSL) 2. Это требует, чтобы пакет был вскрыт и детали использованы в течение одного года с даты герметизации пакета, или они должны быть просушены перед оплавлением, чтобы предотвратить "взрыв" во время пайки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматической сборки методом "pick-and-place". Информация об упаковке детализирует размеры катушки, ширину ленты, расстояние между карманами и ориентацию компонентов на ленте. Эти данные необходимы для настройки сборочного оборудования.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали67-41-UY0501H-AMследует определенной структуре:

• 67-41: Название семейства продуктов.
• UY: Код цвета для желтого.
• 050: Типичный испытательный ток в мА (50 мА).
• 1: Тип выводной рамки (1=Золото).
• H: Уровень яркости (H=Высокий).
• AM: Обозначает автомобильное применение.

Эта система наименования позволяет точно идентифицировать ключевые атрибуты устройства.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основные применения - в автомобильном освещении:

• Внешнее освещение: Дневные ходовые огни (DRL), габаритные огни, центральный стоп-сигнал (CHMSL) и освещение багажника/грузового отсека.
• Внутреннее освещение: Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, освещение ниши для ног, подсветка дверных панелей и лампы для чтения.

Его высокая яркость и широкий угол обзора делают его подходящим как для функционального освещения, так и для декоративной подсветки.

8.2 Соображения по проектированию

При проектировании с использованием этого светодиода:

• Ток накачки: Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой менеджмент:
Спроектируйте печатную плату с достаточной площадью меди (тепловым рельефом), подключенной к тепловой площадке/выводам светодиода для рассеивания тепла. Используйте кривую снижения номинала для определения безопасных рабочих токов при ожидаемых температурах окружающей среды.
• Оптика: Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, световодов), если необходим более сфокусированный луч.
• Защита от ЭСР: Реализуйте стандартные меры предосторожности от ЭСР во время обращения и сборки.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами PLCC-4 коммерческого класса, ключевыми отличиями данного устройства являются его автомобильные сертификаты. Сертификация AEC-Q102 включает строгие испытания на срок службы при высокой температуре (HTOL), температурные циклы, устойчивость к влаге и другие стресс-факторы, обеспечивая долгосрочную надежность в условиях автомобиля. Указанная устойчивость к сере (класс A1) является еще одним критическим преимуществом для автомобильного применения, где воздействие серосодержащих газов от шин, топлива или промышленной атмосферы может вызвать коррозию серебряных компонентов в стандартных светодиодах. Расширенный диапазон рабочих температур (-40°C до +110°C) также превышает типичные промышленные диапазоны.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между силой света (мкд) и световым потоком (лм)?

О: Сила света измеряет яркость источника света, воспринимаемую человеческим глазом в определенном направлении (канделы). Световой поток измеряет общее количество видимого света, излучаемого источником во всех направлениях (люмены). В спецификации этого светодиода сила света (мкд) указана как основной показатель, а световой поток (лм) приведен в качестве справочной информации для отсортированных групп, поскольку корпуса PLCC часто характеризуются именно силой света.

В: Почему рекомендуется драйвер постоянного тока вместо постоянного напряжения?

О: Прямое напряжение светодиода имеет допуск и изменяется в зависимости от температуры. Источник постоянного напряжения только с последовательным резистором может привести к большим колебаниям тока, вызывая нестабильную яркость и потенциальную перегрузку. Источник постоянного тока поддерживает стабильный ток, обеспечивая постоянный световой выход и защищая светодиод.

В: Как оценить температуру перехода в моем применении?

О: Можно использовать электрическое тепловое сопротивление (R_{th JS el}= 50 К/Вт). Измерьте прямое напряжение при низком измерительном токе при комнатной температуре (калибровка). Затем, во время работы при токе накачки, кратковременно переключитесь на низкий измерительный ток и снова измерьте прямое напряжение. Изменение напряжения, с использованием коэффициента с графика, позволяет рассчитать повышение температуры перехода: ΔT_J= ΔV_F/ k, где k - температурный коэффициент V_F.

11. Пример проектирования и использования

Пример: Проектирование подсветки кармана автомобильной двери

Разработчику требуется компактный, надежный светильник для освещения кармана автомобильной двери. Свет должен быть достаточно ярким, чтобы быть полезным, иметь широкий луч для покрытия площади кармана и выдерживать экстремальные температуры и вибрации внутри автомобильной двери.

Решение: Выбран этот желтый светодиод PLCC-4. Его угол обзора 120 градусов обеспечивает отличное покрытие кармана без необходимости в дополнительном рассеивателе. Типичная интенсивность 2300 мкд достаточна для локального освещения области. Устройство питается током 30 мА (ниже типичных 50 мА) с использованием простой схемы с токоограничивающим резистором от 12-вольтовой системы автомобиля, что обеспечивает долговечность и снижает тепловую нагрузку. Сертификация AEC-Q102 и устойчивость к сере гарантируют, что он выдержит окружающую среду. Корпус PLCC-4 припаивается непосредственно на небольшую гибкую печатную плату, которая помещается в сборку дверной панели.

12. Принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе таких материалов, как AlInGaP для желтого света). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны желтого света (около 591 нм) определяется энергией запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в конструкции кристалла. Эпоксидная линза, окружающая кристалл, служит для его защиты, формирования выходного светового луча (достижение угла 120 градусов) и повышения эффективности извлечения света.

13. Технологические тренды

В секторе автомобильных светодиодов ключевыми тенденциями являются:

• Повышение эффективности: Постоянное развитие технологии кристаллов и корпусов направлено на обеспечение более высокой световой отдачи (больше люмен на ватт), снижение энергопотребления и тепловой нагрузки.
• Миниатюризация: Корпуса продолжают уменьшаться при сохранении или увеличении светового выхода, что позволяет создавать более компактные и стильные дизайны освещения.
• Передовая упаковка: Использование материалов с более высокой теплопроводностью и улучшенных оптических структур для более эффективного управления теплом и светом.
• Интеллектуальная интеграция: Рост популярности светодиодов со встроенными драйверами (IC-driven LEDs) или простыми интерфейсами управления для адаптивных систем освещения.
• Цветовая стабильность и постоянство: Более строгие спецификации сортировки и улучшенная технология люминофоров (для белого и конвертированных цветов) обеспечивают постоянный цветовой выход в зависимости от температуры и в течение срока службы, что критически важно для эстетического и безопасного автомобильного освещения.

Данное устройство, с его надежностью и производительностью автомобильного класса, соответствует требованиям отрасли к надежным, высококачественным компонентам как для внутреннего, так и для внешнего освещения автомобилей.