Техническая спецификация PLCC-2 красного светодиода 65-21-UR0200H-AM для автомобилей - 1120 мкд при 20 мА

1. Обзор продукта

65-21-UR0200H-AM — это высокояркий красный светодиод в компактном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) для поверхностного монтажа. Этот компонент специально разработан для требовательных применений в автомобильном внутреннем освещении, предлагая сочетание высокой светоотдачи, широкого угла обзора и надежности. Основное внимание в конструкции уделено подсветке приборной панели, комбинации приборов и общему внутреннему освещению салона, где критически важны стабильность цвета и яркости в различных условиях окружающей среды.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его соответствие строгому стандарту AEC-Q102 для дискретных оптоэлектронных устройств в автомобильных приложениях, что гарантирует производительность и долговечность в суровых условиях, характерных для салона автомобиля. Типичная сила света составляет 1120 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 20 мА, в сочетании с широким углом обзора 120 градусов для отличной видимости. Кроме того, продукт соответствует директивам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов, что делает его пригодным для мировых рынков со строгими нормами по материалам.

Целевой рынок — исключительно автомобильный сектор, с явно указанными применениями для внутреннего освещения автомобиля и дисплеев приборных панелей. Эта направленность определяет его улучшенные характеристики по температурному диапазону, защите от электростатического разряда (ESD) и долгосрочной надежности по сравнению со стандартными коммерческими светодиодами.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Электрические и оптические характеристики определены при стандартных условиях испытаний (Ts=25°C). Прямой ток (I_F) имеет абсолютный максимальный рейтинг 50 мА, типичную рабочую точку 20 мА и минимальный рекомендуемый рабочий ток 5 мА. При 20 мА сила света (I_V) составляет от минимум 710 мкд до типичных 1120 мкд, с максимальным значением до 1800 мкд, что указывает на возможные вариации производительности в разных производственных группах. Прямое напряжение (V_F) при этом токе составляет от 1,75 В до 2,75 В, с типичным значением 2,0 В. Доминирующая длина волны (λ_d) находится в красном спектре, задана в диапазоне от 612 нм до 627 нм, с типичным значением 622 нм. Угол обзора (2θ_½) составляет стабильные 120 градусов с заявленным допуском ±5°.

2.2 Тепловые параметры и параметры надежности

Тепловой режим имеет решающее значение для производительности и срока службы светодиода. Устройство имеет два заданных значения теплового сопротивления: "Реальное" тепловое сопротивление (R_{th JS real}) максимум 160 К/Вт и "Электрическое" тепловое сопротивление (R_{th JS el}) максимум 125 К/Вт. Разница, вероятно, связана с методологией измерения, причем электрический метод является распространенной отраслевой практикой для оценки. Абсолютная максимальная температура перехода (T_J) составляет 125°C. Диапазон рабочих температур и температур хранения задан от -40°C до +110°C, что крайне важно для автомобильных применений, которые должны функционировать в экстремальных климатических условиях. Устройство может выдерживать импульс электростатического разряда (ESD) по модели человеческого тела до 2 кВ, обеспечивая базовый уровень защиты при обращении.

2.3 Предельно допустимые значения

Эти значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 137 мВт. Возможность импульсного тока (I_FM) составляет 100 мА для импульсов ≤10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (D=0,005). Устройство не предназначено для работы в обратном смещении. Максимальная температура пайки при оплавлении составляет 260°C в течение 30 секунд, что соответствует стандартному профилю для бессвинцовых процессов пайки.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. В спецификации приведены подробные таблицы сортировки по трем ключевым параметрам.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света сортируется с использованием системы буквенно-цифровых кодов (например, L1, L2, M1... до GA). Каждая группа охватывает определенный диапазон минимальной и максимальной силы света в милликанделах (мкд). Для 65-21-UR0200H-AM возможные выходные группы выделены и включают V1 (710-900 мкд), V2 (900-1120 мкд), AA (1120-1400 мкд) и AB (1400-1800 мкд). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты на основе требуемого уровня яркости для их применения, с указанной погрешностью измерения ±8%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет красного света, также сортируется. Группы идентифицируются четырехзначными кодами (например, 1215, 1518, 1821). Каждый код соответствует диапазону длин волн в 3 нанометра. Для этой конкретной детали возможные группы: 1215 (612-615 нм), 1518 (615-618 нм), 1821 (618-621 нм), 2124 (621-624 нм), 2427 (624-627 нм) и 2730 (627-630 нм). Допуск для измерения доминирующей длины волны составляет ±1 нм. Такая точная сортировка обеспечивает однородность цвета среди нескольких светодиодов в дисплее или световой матрице.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с использованием кодов, таких как 1517, 1720, 2022 и т.д., представляющих диапазоны напряжения с шагом 0,25 В (например, 1,50-1,75 В, 1,75-2,00 В, 2,00-2,25 В). Знание группы V_Fважно для проектирования эффективных схем драйверов тока и управления рассеиваемой мощностью.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько графиков, иллюстрирующих, как ключевые параметры изменяются в зависимости от рабочих условий.

4.1 ВАХ и относительная сила света

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает типичную экспоненциальную зависимость, что важно для выбора соответствующего токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока. График зависимости относительной силы света от прямого тока демонстрирует, что световой выход сверхлинейно увеличивается с током до определенного предела, но работа выше рекомендуемых 20 мА может снизить эффективность и увеличить нагрев.

4.2 Зависимость от температуры

Несколько графиков подробно описывают тепловые эффекты. Кривая зависимости относительной силы света от температуры перехода показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры — критически важное соображение для автомобильных применений, где температура окружающей среды может быть высокой. График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает, что V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент, линейно уменьшаясь с ростом температуры. Это свойство иногда можно использовать для косвенного измерения температуры. График зависимости доминирующей длины волны от температуры перехода указывает на небольшое красное смещение (увеличение длины волны) при повышении температуры.

4.3 Спектральное распределение и снижение номинальных значений

График относительного спектрального распределения подтверждает монохроматический красный выход с центром около 622 нм. Кривая снижения номинального значения прямого тока жизненно важна для теплового проектирования; она показывает, что максимально допустимый непрерывный прямой ток должен быть уменьшен по мере увеличения температуры контактной площадки. Например, при температуре площадки 110°C максимальный непрерывный ток составляет всего 35 мА. График допустимой импульсной нагрузки предоставляет рекомендации по управлению светодиодом импульсными токами с различными коэффициентами заполнения, что позволяет достичь более высокой мгновенной яркости в мультиплексированных приложениях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод использует стандартный корпус PLCC-2 для поверхностного монтажа. Хотя точный механический чертеж со страницы 15 здесь не воспроизводится, типичные размеры PLCC-2 хорошо известны в отрасли. Корпус включает в себя формованный пластиковый корпус с двумя выводами. Полярность указывается формой корпуса или маркировкой на верхней части, причем катод обычно идентифицируется. В спецификации также приведена схема "Рекомендуемой контактной площадки" на странице 16, что крайне важно для проектирования печатной платы для обеспечения правильной пайки, теплового отвода и механической стабильности.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Компонент предназначен для процессов пайки оплавлением, совместимых с бессвинцовыми припоями. Указанный профиль на странице 16 (Профиль пайки оплавлением) допускает пиковую температуру 260°C до 30 секунд. Это стандартный профиль IPC/JEDEC. Разработчики должны обеспечить, чтобы их процесс сборки оставался в этих пределах, чтобы предотвратить повреждение корпуса или ухудшение характеристик кристалла и проволочных соединений. Раздел "Меры предосторожности при использовании" (страница 19), вероятно, содержит важные инструкции по обращению, хранению и очистке для поддержания надежности, такие как избегание воздействия сред, содержащих серу, которые могут корродировать посеребренные выводы (ссылка на "Критерии испытаний на серу" на странице 20).

7. Информация об упаковке и заказе

Раздел "Информация об упаковке" (страница 17) подробно описывает, как поставляются светодиоды, обычно на эмбоссированных несущих лентах, намотанных на катушки, подходящие для автоматического оборудования для сборки. Номер детали 65-21-UR0200H-AM следует, вероятно, внутренней системе кодирования, которая может содержать информацию о типе корпуса, цвете, группе производительности и других атрибутах. Раздел "Информация для заказа" (страница 14) предоставляет конкретные коды заказа, соответствующие различным группам силы света, длины волны и прямого напряжения, позволяя точно выбирать компоненты для производства.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано, основными областями применения являются внутреннее освещение автомобиля и комбинации приборов. Это включает подсветку кнопок, переключателей и значков на центральной консоли, освещение дверных ручек и пространства для ног, и, что наиболее важно, использование в качестве индикаторных и предупреждающих ламп в комбинации приборов. Широкий угол обзора 120 градусов делает его подходящим для применений, где светодиод может не просматриваться прямо.

8.2 Вопросы проектирования

При проектировании с использованием этого светодиода инженеры должны учитывать несколько факторов:Управление током:Используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающий резистор, настроенный на 20 мА (типично), чтобы обеспечить стабильную яркость и долговечность.Тепловой режим:Кривая снижения номинальных значений должна соблюдаться. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия для отвода тепла от контактных площадок, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды, например, на приборной панели автомобиля под прямыми солнечными лучами.Оптическое проектирование:Широкий угол обзора может потребовать использования световодов или рассеивателей для формирования луча для конкретных индикаторных целей.Защита от ESD:Хотя устройство рассчитано на 2 кВ по модели HBM, включение базовой защиты от ESD на печатной плате является хорошей практикой для автомобильной электроники.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными коммерческими красными светодиодами PLCC-2, модель 65-21-UR0200H-AM отличается своими автомобильными квалификациями. Ключевые отличия включают:Квалификация AEC-Q102:Это включает в себя набор стресс-тестов (работа при высокой температуре, температурные циклы, устойчивость к влаге и т.д.), которые не проходят коммерческие компоненты.Расширенный температурный диапазон:Работа от -40°C до +110°C превышает типичный диапазон коммерческих компонентов от -40°C до +85°C или +100°C.Устойчивость к коррозии:Спецификация "Класс B1" по устойчивости к коррозии указывает на тестирование против конкретных газообразных загрязнителей, распространенных в автомобильной среде.Более точная сортировка и спецификация:Параметры, как правило, задаются с более жесткими допусками и более комплексной сортировкой для обеспечения согласованности на системном уровне.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Нет. Абсолютный максимальный рейтинг 50 мА — это предел нагрузки. Для надежной долгосрочной работы необходимо следовать кривой снижения номинальных значений в зависимости от температуры контактной площадки. При типичных условиях окружающей среды рекомендуемый непрерывный ток составляет 20 мА.

В: В чем разница между "Реальным" и "Электрическим" тепловым сопротивлением?

О: "Электрический" метод использует температурно-зависимое прямое напряжение в качестве прокси для расчета теплового сопротивления и обычно используется для спецификации. "Реальный" метод может включать более прямое тепловое измерение. Для целей проектирования использование большего значения (160 К/Вт) является более консервативным для тепловых расчетов.

В: Как интерпретировать код группы силы света (например, AA) в заказе?

О: Код группы гарантирует, что сила света светодиода находится в указанном диапазоне для этой группы (например, AA = 1120-1400 мкд). Вы должны заказывать конкретный код группы, требуемый для обеспечения согласованности яркости в вашем приложении.

В: Необходим ли диод обратной защиты?

О: Да. В спецификации явно указано, что устройство "Не предназначено для работы в обратном направлении." Блокирующий диод, включенный последовательно, или шунтирующий диод параллельно светодиоду крайне важны, если существует любая возможность подачи обратного напряжения, что характерно для автомобильных систем питания.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование красного индикатора предупреждения "Проверьте двигатель" для автомобильной комбинации приборов.

Выбор:Выбрана модель 65-21-UR0200H-AM за ее соответствие AEC-Q102, высокую яркость и красный цвет. Может быть выбрана группа длины волны в диапазоне 612-621 нм для стандартного красного цвета.

Проектирование схемы:Источник питания комбинации приборов — номинально 12 В (может варьироваться от 9 В до 16 В). Для экономической эффективности выбран простой последовательный резистор. Используя типичное V_F2,0 В при 20 мА: R = (12 В - 2,0 В) / 0,020 А = 500 Ом. Выбран стандартный резистор 510 Ом, что дает ток ~19,6 мА, что приемлемо. Рассчитана мощность резистора: P = I²R = (0,0196)²* 510 ≈ 0,2 Вт, поэтому резистора мощностью 1/4 Вт достаточно.

Проверка теплового режима:Светодиод будет установлен на печатной плате комбинации приборов. Предполагая максимальную температуру в салоне 85°C и расчетный рост температуры печатной платы на 15°C на площадке, температура площадки составляет 100°C. Согласно кривой снижения номинальных значений, максимально допустимый непрерывный ток при 100°C составляет приблизительно 40 мА. Наш расчетный ток ~20 мА хорошо укладывается в этот предел, обеспечивая хороший запас прочности.

Оптическое проектирование:Спроектирован световод или небольшая рассеивающая крышка для направления света от SMD-светодиода на печатной плате к лицевой иконке индикатора на панели приборов, используя угол обзора 120 градусов.

12. Принцип работы

Это устройство представляет собой светоизлучающий диод (LED), полупроводниковый p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал диода (примерно 1,75-2,75 В для этого красного светодиода), электроны и дырки инжектируются через переход. Эти носители заряда рекомбинируют, и для этого конкретного состава материала (вероятно, на основе AlGaInP) часть энергии рекомбинации высвобождается в виде фотонов (света) с длиной волны, соответствующей ширине запрещенной зоны полупроводникового материала, что приводит к красному свету с доминирующей длиной волны около 622 нм. Пластиковый корпус PLCC-2 инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и содержит формованную линзу, формирующую излучаемый свет в указанную диаграмму направленности с углом обзора 120 градусов.

13. Технологические тренды

В автомобильном секторе светодиодов наблюдается несколько тенденций. Существует постоянное стремление кповышению световой отдачи(больше светового потока на ватт электроэнергии), что позволяет создавать более яркие дисплеи или снижать энергопотребление и тепловыделение.Улучшенная цветовая согласованность и более точная сортировкакритически важны по мере усложнения дисплеев.Повышенная надежность и устойчивостьостаются первостепенными, с постоянным развитием материалов корпусов для работы при более высоких температурах и в более суровых условиях окружающей среды, включая устойчивость к новым типам загрязнителей. Кроме того, интеграциядрайверной электроники и управлениянепосредственно с корпусом светодиода (например, умные светодиоды со встроенными ИС для ШИМ-диммирования или диагностики) является растущей тенденцией, хотя эта конкретная деталь остается дискретным компонентом без драйвера.