Техническая спецификация RGB светодиода PLCC-6 - Угол обзора 120° - Красный 1.95В, Зеленый 2.75В, Синий 3.00В @20мА - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностно-монтируемого RGB (красный, зеленый, синий) светодиода в корпусе PLCC-6. Устройство спроектировано для получения насыщенного цветового смешения с широким углом обзора 120 градусов, что делает его подходящим для применений, требующих равномерного освещения. Ключевой особенностью является его квалификация по стандарту AEC-Q102, что указывает на его надежность и пригодность для использования в жестких условиях автомобильной среды. Продукт соответствует основным экологическим и нормам безопасности, включая RoHS, EU REACH и требования по отсутствию галогенов.

1.1 Ключевые преимущества

• Автомобильный класс:Квалифицирован по AEC-Q102, что гарантирует работу в жестких автомобильных условиях.
• Высокая сила света:Обеспечивает высокие уровни яркости, особенно в зеленом канале (тип. 2200 мкд).
• Широкий угол обзора:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое и равномерное распределение света.
• Соответствие экологическим нормам:Соответствует стандартам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям (Br/Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Надежная конструкция:Обладает классом коррозионной стойкости B1 и хорошей защитой от ЭСР (2кВ для красного, 8кВ для зеленого/синего).

1.2 Целевой рынок

Основное применение данного светодиода — этоавтомобильное интерьерное освещение, такое как подсветка приборной панели, подсветка переключателей и системы декоративной подсветки салона. Его характеристики также делают его подходящим для общего декоративного и индикаторного освещения, где требуется надежное цветовое исполнение.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующем разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации.

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Типичные условия работы для указанных параметров — при прямом токе (I_F) 20мА и температуре окружающей среды 25°C.

• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на каждом диоде при 20мА составляет, как правило, 1.95В (красный), 2.75В (зеленый) и 3.00В (синий). Конструкторам необходимо учитывать эти различия при проектировании схем ограничения тока для каждого цветового канала, чтобы обеспечить сбалансированную яркость и точность цвета.
• Сила света (I_V):Типичная выходная сила света составляет 900 мкд (красный), 2200 мкд (зеленый) и 280 мкд (синий). Значительная разница в выходе между цветами требует тщательного проектирования драйвера или управления с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для достижения желаемой белой точки или конкретных цветовых оттенков.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Определяет воспринимаемый цвет. Типичные значения: 623нм (красный), 527нм (зеленый) и 455нм (синий). Указан допуск ±1нм, что является жестким требованием и полезно для цветовой консистентности в производстве.
• Угол обзора (φ):Определяется как угол отклонения от оси, при котором интенсивность составляет половину пикового значения. Спецификация 120° (допуск ±5°) указывает на очень широкую, близкую к ламбертовой, диаграмму направленности, идеальную для освещения площадей.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры и тепловой режим

Работа за пределами этих ограничений может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (I_F):Абсолютный максимум составляет 50мА (красный) и 30мА (зеленый/синий). Рекомендуемый рабочий ток — 20мА. Предоставлены кривые снижения номинала, которым необходимо следовать по мере роста температуры контактной площадки (T_S).
• Рассеиваемая мощность (P_d):Максимальные значения составляют 137мВт (красный) и 105мВт (зеленый/синий). Это рассчитывается как V_F* I_F. Превышение этого предела грозит перегревом.
• Температура перехода (T_J):Максимально допустимая температура на полупроводниковом переходе составляет 125°C.
• Тепловое сопротивление (R_{th JS}):Этот параметр, как реальный, так и электрический, показывает, насколько эффективно тепло отводится от перехода к точке пайки. Чем ниже значения, тем лучше. Указанные максимальные значения (например, 160 К/Вт для красного) информируют о необходимой тепловой конструкции печатной платы (площадь меди, переходные отверстия) для поддержания низкой T_J.

3. Анализ характеристических кривых

Графики в спецификации предоставляют критически важную информацию о поведении устройства в различных условиях.

3.1 ВАХ и относительная интенсивность

ГрафикПрямой ток в зависимости от прямого напряженияпоказывает экспоненциальную зависимость, типичную для диодов. Кривые для красного, зеленого и синего различны, что подтверждает разные значения V_F. ГрафикОтносительная сила света в зависимости от прямого токапочти линеен до типичной точки 20мА, после чего эффективность может снижаться (просадка эффективности), особенно для зеленых и синих светодиодов.

3.2 Температурная зависимость

ГрафикОтносительная сила света в зависимости от температуры переходапоказывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры. Красный светодиод наиболее чувствителен к изменениям температуры. ГрафикОтносительное прямое напряжение в зависимости от температуры переходапоказывает, что V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2мВ/°C. Это важно для драйверов постоянного тока. ГрафикОтносительный сдвиг длины волны в зависимости от температуры переходауказывает на то, что доминирующая длина волны смещается с температурой (обычно 0.1-0.3 нм/°C), что может повлиять на стабильность цветовой точки в прецизионных применениях.

3.3 Спектральное распределение и диаграммы направленности

ГрафикОтносительное спектральное распределениепоказывает узкие пики излучения, характерные для современных светодиодов.Типичные диаграммы направленности излучениядля каждого цвета визуально подтверждают угол обзора 120° с плавным, округлым профилем интенсивности.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство использует стандартный поверхностно-монтируемый корпус PLCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier). Механический чертеж определяет точную длину, ширину, высоту и расстояние между выводами. Эта информация имеет решающее значение для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильное размещение и пайку.

4.2 Рекомендуемая контактная площадка и полярность

Предоставлена рекомендация по рисунку контактных площадок для обеспечения надежных паяных соединений и механической стабильности. Схема расположения выводов идентифицирует анод и катод для каждого из трех светодиодных кристаллов (красный, зеленый, синий) и конфигурацию с общим катодом, что необходимо для правильного подключения схемы.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Профиль оплавления припоя

В спецификации указан профиль оплавления с пиковой температурой 260°C в течение максимум 30 секунд. Это стандартный бессвинцовый (Pb-free) профиль оплавления. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения термического повреждения пластикового корпуса или светодиодного кристалла.

5.2 Меры предосторожности при использовании

• Обращение с ЭСР:Хотя устройство имеет встроенную защиту от ЭСР (2кВ/8кВ HBM), во время обращения и монтажа следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР.
• Управление током:Светодиоды должны управляться источником постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон.
• Хранение:Уровень чувствительности к влаге (MSL) равен 3. Это означает, что устройство должно быть просушено перед пайкой, если упаковка была вскрыта и подвергалась воздействию окружающей влажности дольше указанного времени (обычно 168 часов).

6. Рекомендации по применению и вопросы проектирования

6.1 Типовые схемы включения

Для автомобильных 12-вольтовых систем типичная схема включает стабилизатор напряжения (например, до 5В или 3.3В) с последующими отдельными драйверами постоянного тока или токоограничивающими резисторами для каждого RGB-канала. Использование ШИМ-управления от микроконтроллера является стандартным методом для динамического смешения цветов и диммирования.

6.2 Вопросы теплового проектирования

Учитывая тепловое сопротивление и рассеиваемую мощность, печатная плата должна выступать в качестве радиатора. Это предполагает использование достаточной площади медного полигона, соединенного с тепловой площадкой посадочного места светодиода, и, возможно, тепловых переходных отверстий на внутренние или нижние слои для распределения тепла. Неспособность управлять теплом приведет к снижению светового потока, смещению цвета и сокращению срока службы.

6.3 Вопросы оптического проектирования

Угол обзора 120° часто устраняет необходимость во вторичной оптике для декоративного освещения. Для более сфокусированного света могут использоваться внешние линзы или световоды. Различная интенсивность трех цветов должна быть откалибрована в программном обеспечении/прошивке для достижения целевой белой точки (например, D65).

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

7.1 Как получить белый свет с этим RGB светодиодом?

Белый свет создается путем смешения трех основных цветов в определенных соотношениях интенсивности. Из-за различной световой отдачи (зеленый самый яркий, синий самый тусклый при 20мА) нельзя просто подавать одинаковый ток на все три канала. Необходимо откалибровать токи управления или скважности ШИМ. Например, можно подавать на красный 20мА, на зеленый — меньший ток или меньшую скважность, а на синий — 20мА или больше, регулируя до достижения желаемой белой цветности на мишени.

7.2 Можно ли подавать ток более 20мА для увеличения яркости?

Можно, но необходимо строго следоватьКривым снижения номинала прямого тока. По мере роста температуры контактной площадки максимально допустимый ток уменьшается. Например, абсолютный максимум для красного светодиода составляет 50мА, но это допустимо только при температуре контактной площадки 103°C или ниже. При 110°C максимальный ток составляет всего 35мА. Превышение этих пределов приведет к перегреву перехода и быстрой деградации.

7.3 Требуется ли радиатор?

Для одного светодиода в корпусе PLCC-6 при токе 20мА, как правило, не требуется отдельный металлический радиатор. Однакоправильно спроектированная тепловая площадка на печатной платеабсолютно необходима и выступает в качестве основного радиатора. Для массивов светодиодов или работы при высоких температурах окружающей среды необходимо оценить дополнительное тепловое управление на основе общей рассеиваемой мощности и пути теплового сопротивления.

8. Принцип работы и технологические тренды

8.1 Базовый принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны рекомбинируют с дырками в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) света определяется энергией запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов (например, AlInGaP для красного, InGaN для зеленого и синего). Корпус PLCC включает светодиодный кристалл, отражающую полость и прозрачную эпоксидную линзу, формирующую световой поток.

8.2 Тенденции отрасли

Рынок автомобильных светодиодов продолжает расти, чему способствуют интерьерная декоративная подсветка, внешние сигнальные огни и передовые применения, такие как пиксельные фары. Тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянная разработка направлена на увеличение люмен на ватт (лм/Вт), снижение энергопотребления и тепловой нагрузки.
• Улучшение цветовой консистентности:Более жесткое бинирование по длине волны и световому потоку для обеспечения однородного внешнего вида в многодиодных применениях.
• Передовая упаковка:Разработка корпусов с более низким тепловым сопротивлением и более высокой эффективностью извлечения света.
• Интегрированные решения:Рост популярности светодиодных модулей со встроенными драйверами и контроллерами, упрощающих проектирование для поставщиков первого уровня автомобильной промышленности.

Данный RGB светодиод PLCC-6 представляет собой зрелое, надежное решение, соответствующее основным требованиям современных автомобильных осветительных конструкций, с акцентом на надежность, соответствие нормам и производительность.