Техническая документация на красный светодиод PLCC-2 - Угол обзора 120° - Тип. 2.0В - 40мВт - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностно-монтируемого красного светодиода в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство разработано в первую очередь для требовательных условий автомобильной электроники, предлагая сочетание высокой светоотдачи, широкого угла обзора и надежных сертификатов.

Ключевые преимущества компонента включают соответствие стандарту AEC-Q102 для дискретных оптоэлектронных устройств, что гарантирует его пригодность для автомобильных применений. Он обладает устойчивостью к сере, классифицированной как A1, что делает его устойчивым к коррозионным атмосферам. Кроме того, продукт соответствует директивам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям, что согласуется с глобальными экологическими и нормами безопасности. Основными целевыми рынками являются системы внутреннего и внешнего освещения автомобилей, включая, но не ограничиваясь, приборные панели, индикаторные лампы и различные функции подсветки в салоне.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевые фотометрические характеристики светодиода определены при типичном прямом токе (I_F) 20 мА. Типичная сила света (I_V) составляет 1400 милликандел (мкд), с указанным диапазоном от минимум 900 мкд до максимум 2240 мкд в зависимости от выбранного бина. Такая высокая яркость достигается при сохранении очень широкого угла обзора (φ) 120 градусов, определяемого как угол отклонения, при котором сила света падает до половины своего пикового значения. Доминирующая длина волны (λ_d) находится в красном спектре, в диапазоне от 612 нм до 627 нм, что определяет воспринимаемый цвет излучаемого света.

2.2 Электрические и тепловые параметры

Электрические характеристики сосредоточены вокруг типичного прямого напряжения (V_F) 2.00 вольт при 20 мА, с допустимыми пределами от 1.75 В до 2.75 В. Абсолютные максимальные параметры определяют рабочие границы: максимальный непрерывный прямой ток (I_F) 50 мА, максимальная рассеиваемая мощность (P_d) 137 мВт и способность импульсного тока (I_FM) 100 мА для импульсов ≤ 10 мкс. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

Теплоотвод критически важен для производительности и долговечности светодиода. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки указано двумя методами: реальное измерение (R_{th JS real}) с типичным значением 120 К/Вт (макс. 160 К/Вт) и электрическое измерение (R_{th JS el}) с типичным значением 100 К/Вт (макс. 120 К/Вт). Максимально допустимая температура перехода (T_J) составляет 125°C, с рабочим диапазоном температур (T_opr) от -40°C до +110°C.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения согласованности в проектировании приложений светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по допускам для их схем.

3.1 Биннинг по силе света

Сила света группируется в четыре основных бина: V2 (900-1120 мкд), AA (1120-1400 мкд), AB (1400-1800 мкд) и BA (1800-2240 мкд). Соответствующие диапазоны светового потока также приведены для справки, измеренные с допуском ±8%.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, определяющая цветовую точку, разбивается на бины с шагом 3 нанометра. Бины обозначены как 1215 (612-615 нм), 1518 (615-618 нм), 1821 (618-621 нм), 2124 (621-624 нм) и 2427 (624-627 нм), с допуском измерения ±1 нм.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение классифицируется на четыре бина для помощи в проектировании драйверов и согласовании токов в многодиодных массивах: 1720 (1.75-2.00 В), 2022 (2.00-2.25 В), 2225 (2.25-2.50 В) и 2527 (2.50-2.75 В). Допуск измерения составляет ±0.05 В.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены несколько графиков, необходимых для понимания поведения светодиода в различных рабочих условиях.

4.1 ВАХ и относительная интенсивность

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диодов. Кривая зависимости относительной силы света от прямого тока демонстрирует, что световой выход увеличивается сверхлинейно с током перед возможным насыщением, подчеркивая важность постоянного тока.

4.2 Зависимость от температуры

Ключевые графики иллюстрируют чувствительность светодиода к температуре. Кривая зависимости относительной силы света от температуры перехода показывает уменьшение светового выхода с ростом температуры. Напротив, график зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает отрицательный температурный коэффициент, где V_Fлинейно уменьшается с ростом температуры. Это свойство иногда может использоваться для измерения температуры. График сдвига доминирующей длины волны в зависимости от температуры перехода указывает на смещение в сторону более длинных волн (красное смещение) с ростом температуры.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинальных характеристик

График относительного спектрального распределения подтверждает монохроматический красный выход с пиком в области ~625 нм. Кривая снижения номинала прямого тока имеет решающее значение для теплового проектирования, показывая максимально допустимый непрерывный ток как функцию температуры контактной площадки. Например, при максимальной температуре контактной площадки 110°C прямой ток должен быть снижен до 34 мА. Диаграмма допустимой импульсной нагрузки определяет безопасную рабочую область для импульсных токов при различных скважностях.

5. Механическая информация, упаковка и монтаж

5.1 Механические размеры и полярность

Компонент использует стандартный поверхностно-монтируемый корпус PLCC-2. Конкретный механический чертеж (подразумеваемый ссылкой на раздел) детализирует длину, ширину, высоту и расстояние между выводами. Номер детали включает "R", указывающий на обратную полярность; катод обычно обозначается выемкой или маркированным углом на корпусе. Разработчики должны обращаться к подробному чертежу размеров для точных измерений и посадочного места.

5.2 Конструкция контактных площадок и профиль оплавления

Предоставлена рекомендуемая компоновка контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения, теплового рельефа и механической стабильности. Профиль пайки оплавлением указан с пиковой температурой 260°C в течение 30 секунд, что соответствует стандартным бессвинцовым процессам пайки. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения теплового повреждения корпуса светодиода или крепления кристалла.

5.3 Упаковка и меры предосторожности при обращении

Устройство имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 2. Это означает, что компонент может храниться до одного года при ≤ 30°C / 60% относительной влажности перед требуемой сушкой перед пайкой оплавлением. Необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), так как устройство рассчитано на 2 кВ по модели человеческого тела (HBM). Информация об упаковке детализирует спецификации катушки и ленты для автоматизированной сборки.

6. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

6.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод явно разработан для автомобильных применений:
Внутреннее освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, окружающее освещение и индикаторы информационно-развлекательной системы.
Внешнее освещение:Центральные стоп-сигналы (CHMSL), габаритные огни и другие сигнальные функции, где высокая яркость и широкий угол полезны.
Приборные панели:Предупреждающие лампы, контрольные индикаторы и подсветка приборов.

6.2 Критические конструктивные соображения

• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор. Типичная рабочая точка - 20 мА, но конструкция должна гарантировать, что ток ни при каких условиях не превышает абсолютный максимум 50 мА, учитывая снижение номинала из-за температуры.
• Теплоотвод:Тепловой путь проходит через контактные площадки. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную медную заливку или тепловые переходные отверстия для рассеивания тепла, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или токах.
• Защита от ESD:Реализуйте стандартные меры контроля электростатического разряда при обращении и сборке. Хотя устройство рассчитано на 2 кВ HBM, дополнительная защита на печатной плате может потребоваться, если светодиод подвергается воздействию пользовательских интерфейсов.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает очень широкий луч. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется вторичная оптика (линзы).

7. Информация для заказа и расшифровка номера детали

Номер детали следует определенной структуре:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:Семейство продуктов.
R:Обратная полярность.
UR:Код цвета (Красный).
020:Тестовый ток (20 мА).
1:Тип выводной рамки.
H:Уровень яркости (Высокий). Другие уровни включают M (Средний) и L (Низкий).
AM:Обозначает автомобильный класс применения.

При заказе могут потребоваться указать конкретные коды бинов для силы света, длины волны и прямого напряжения, чтобы получить желаемые характеристики.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными коммерческими светодиодами PLCC-2, ключевыми отличиями данного устройства являются его автомобильные квалификации. Сертификация AEC-Q102 включает строгие стресс-тесты на температурные циклы, влажность, срок службы при высокой температуре и другие условия, специфичные для автомобильной среды. Устойчивость к сере (Класс A1) - еще одна критическая особенность для автомобильного использования, где воздействие серосодержащих газов от шин, топлива или атмосферного загрязнения может корродировать посеребренные компоненты и привести к отказу. Широкий рабочий диапазон температур (-40°C до +110°C) также превышает типичные коммерческие спецификации.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какой минимальный прямой ток для этого светодиода?
О: В техническом описании указан минимальный прямой ток 5 мА. Работа ниже этого тока не рекомендуется согласно графику снижения номинала.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В без резистора?
О: Нет. При типичном V_F2.0В, прямое подключение к 3.3В вызовет чрезмерный ток, вероятно, превышающий максимальный рейтинг и разрушающий светодиод. Всегда требуется последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока.

В: Как изменяется сила света с температурой?
О: Как показано на графиках характеристик, сила света уменьшается с ростом температуры перехода. При максимальной температуре перехода 125°C относительная сила света значительно ниже, чем при 25°C. Тепловое проектирование имеет решающее значение для поддержания яркости.

В: Что означает "MSL: 2" для моего производственного процесса?
О: MSL 2 означает, что компоненты упакованы в влагозащитный пакет с индикаторной картой влажности. После вскрытия пакета компоненты должны быть припаяны в течение 1 года, если хранятся при ≤ 30°C/60% относительной влажности. Если они подвергались более высокой влажности или превысили срок хранения, требуется сушка перед оплавлением, чтобы предотвратить повреждение "попкорном" во время пайки.

10. Пример использования и проектирования

Сценарий: Проектирование высоконадежного предупреждающего индикатора на приборной панели.
Разработчику требуется красная предупреждающая лампа "Проверьте двигатель", которая хорошо видна с широкого диапазона позиций водителя, надежно работает в течение 15-летнего срока службы автомобиля и функционирует в экстремальных климатических условиях.

Выбор компонента:Этот светодиод, соответствующий AEC-Q102, выбран за его надежность, широкий угол обзора 120°, обеспечивающий видимость, и прочную конструкцию.
Проектирование схемы:Светодиод управляется от 12-вольтовой системы автомобиля через драйвер постоянного тока, установленный на 20 мА. Драйвер обеспечивает защиту от переходных процессов сброса нагрузки и событий обратной полярности, характерных для автомобильных электрических систем.
Тепловое проектирование:Печатная плата спроектирована с тепловой площадкой, соединенной с большой медной областью для рассеивания тепла, поддерживая температуру контактной площадки значительно ниже 110°C даже в горячем салоне.
Оптическое проектирование:Простая рассеивающая линза размещена над светодиодом, чтобы смягчить световую точку и эстетично интегрировать ее в панель приборов.
Этот подход использует ключевые характеристики светодиода для создания долговечного, высокопроизводительного решения, соответствующего автомобильным стандартам.

11. Введение в принцип работы

Это устройство представляет собой светоизлучающий диод (LED), полупроводниковый p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала (обычно на основе фосфида алюминия-галлия-индия - AlGaInP для красных светодиодов) определяет длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света. Корпус PLCC-2 содержит полупроводниковый кристалл, обеспечивает электрические соединения через выводные рамки и включает формованную эпоксидную линзу, которая формирует световой выход и защищает кристалл.

12. Тенденции и развитие технологий

Тенденция в автомобильном светодиодном освещении продолжается в сторону более высокой эффективности (больше люмен на ватт), увеличенной плотности мощности и большей интеграции. Хотя этот компонент является дискретным устройством, растет использование многокристальных корпусов и светодиодных модулей, интегрирующих электронику драйвера и оптику. Кроме того, достижения в технологии люминофоров и прямых излучающих полупроводников расширяют цветовые гаммы и улучшают цветопередачу для внутреннего окружающего освещения. Спрос на повышенную надежность, более длительный срок службы и производительность при более высоких температурах под капотом (для внешних применений) продолжает стимулировать развитие материаловедения и инновации в упаковке автомобильных светодиодов.