Техническая спецификация PLCC-2 Красный светодиод 2214 - 2.2x1.4мм - 2.05В тип. - 30мА - 1120мкд

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики высокояркого красного светодиода в поверхностном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), обозначаемого как 2214. Этот компонент разработан для надежной работы в требовательных приложениях, отличается компактными размерами и широким углом обзора 120 градусов. Основное целевое назначение — системы внутреннего освещения автомобилей, где критически важны стабильный цветовой выход, долговременная стабильность и соответствие отраслевым стандартам.

Ключевые преимущества светодиода включают его квалификацию по стандарту AEC-Q102 для автомобильных дискретных оптоэлектронных приборов, что гарантирует соответствие строгим требованиям к качеству и надежности для использования в транспортных средствах. Он также соответствует директивам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов, что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Сочетание высокой силы света, надежной конструкции (Класс коррозионной стойкости A1) и проверенной технологии корпусирования делает его универсальным выбором для разработчиков.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевой метрикой производительности является сила света, типичное значение которой составляет 1120 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 30 мА. Минимальное и максимальное значения в тех же условиях составляют 900 мкд и 1800 мкд соответственно, что указывает на разброс в производстве. Доминирующая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет, обычно составляет 622 нанометра (нм) в диапазоне от 615 нм до 627 нм. Это помещает его в стандартный красный спектр. Угол обзора, определяемый как полный угол, при котором интенсивность составляет половину пикового значения, равен 120 градусам, что обеспечивает широкую и равномерную диаграмму направленности, подходящую для подсветки и индикации.

2.2 Электрические характеристики

Прямое напряжение (Vf) является критическим параметром для проектирования схемы. При токе 30 мА типичное Vf составляет 2.05 Вольта, в диапазоне от 1.75В (мин.) до 2.75В (макс.). Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток равен 50 мА, при этом допустим импульсный ток 100 мА для импульсов ≤10 мкс. Прибор не предназначен для работы в обратном смещении. Чувствительность к электростатическому разряду (ESD), протестированная по модели человеческого тела (HBM), составляет 2 кВ, что является стандартным уровнем для обращения с соблюдением базовых мер предосторожности.

3. Тепловые характеристики и надежность

Тепловой менеджмент критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода. Тепловое сопротивление от полупроводникового перехода до точки пайки указано двумя способами: "реальное" измерение (Rth JS real) с максимумом 160 К/Вт и "электрический" метод (Rth JS el) с максимумом 125 К/Вт. Чем ниже тепловое сопротивление, тем эффективнее тепло отводится от светодиодного кристалла. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 125°C. Диапазон рабочих температур и температур хранения — от -40°C до +110°C, что подтверждает его пригодность для суровых автомобильных условий. Прибор выдерживает профили бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 30 секунд.

4. Объяснение системы бинов

Для обеспечения цветовой и яркостной однородности в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

4.1 Биннинг по силе света

Сила света распределяется по бинам с использованием буквенно-цифровой системы кодов от L1 (11.2-14 мкд) до GA (18000-22400 мкд). Для данного конкретного номера детали (2214-UR0301H-AM) возможные выходные бины выделены и варьируются от V2 (900-1120 мкд) до AB (1400-1800 мкд), при этом типичное значение 1120 мкд попадает в бин AA (1120-1400 мкд). Разработчики должны обращаться к информации о заказе конкретного номера детали, чтобы узнать точный поставляемый бин.

4.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны распределяется по бинам с 4-значными кодами. Бины, относящиеся к этому красному светодиоду, находятся в диапазоне 600-640 нм. Возможные выходные бины для этой детали охватывают диапазон от 2124 (621-624 нм) до 3033 (630-633 нм), при этом типичное значение 622 нм принадлежит бину 2124. В процессе бининга применяется допуск ±1 нм.

4.3 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение распределяется по бинам с использованием 4-значных кодов, представляющих диапазон напряжения в десятых долях вольта. Например, бин 1720 охватывает 1.75В до 2.00В. Типичное Vf 2.05В попало бы в бин 2022 (2.00-2.25В). Выбор светодиодов из узкого бина по Vf может упростить проектирование схем ограничения тока в параллельных матрицах.

5. Анализ кривых производительности

В спецификации приведены несколько графиков, характеризующих производительность в различных условиях.

5.1 ВАХ и относительная сила света

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 нелинейно с ростом тока, подчеркивая важность работы при рекомендуемом токе для оптимальной эффективности.

5.2 Температурная зависимость

Ключевые графики показывают влияние температуры перехода (Tj). Кривая зависимости относительной силы света от температуры перехода показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры — явление, известное как тепловое проседание. График зависимости относительного прямого напряжения от температуры перехода показывает, что Vf линейно уменьшается с ростом температуры, что можно использовать для косвенного мониторинга температуры. График относительного смещения длины волны указывает на то, что доминирующая длина волны слегка увеличивается (красное смещение) с повышением температуры.

5.3 Допустимые нагрузки и импульсный режим

Кривая снижения номинала прямого тока определяет максимально допустимый непрерывный ток в зависимости от температуры контактной площадки пайки. Например, при температуре точки пайки (Ts) 110°C максимальный ток составляет 35 мА. Диаграмма допустимой импульсной нагрузки определяет максимальную амплитуду одиночного импульсного тока для различных длительностей импульсов и скважностей, что полезно для мультиплексирования или стробоскопических применений.

6. Механическая информация и информация о корпусе

Светодиод использует стандартный для отрасли корпус PLCC-2. Обозначение "2214" обычно относится к размерам корпуса: примерно 2.2 мм в длину и 1.4 мм в ширину. Механический чертеж детализирует точную длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и размеры выреза для линзы. Полярность указывается меткой катода, обычно выемкой или зеленой маркировкой на корпусе. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного теплового контакта с печатной платой.

7. Рекомендации по пайке и монтажу

Компонент совместим с процессами бессвинцовой пайки оплавлением. Рекомендуемый профиль оплавления включает пиковую температуру 260°C в течение 30 секунд, как определено в абсолютных максимальных режимах. Меры предосторожности при использовании включают стандартные процедуры обращения с ESD, избегание механических нагрузок на линзу и обеспечение того, чтобы процесс пайки не превышал указанные тепловые пределы. Правильные условия хранения находятся в диапазоне температур от -40°C до +110°C в среде с низкой влажностью.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — внутреннее освещение автомобилей, такое как подсветка переключателей, кнопок и приборных панелей. Его надежность и квалификация AEC-Q102 делают его идеальным для этой требовательной среды. Он также подходит для общих индикаторных ламп, дисплеев состояния и подсветки в потребительской электронике и промышленном оборудовании, где требуется яркая и надежная красная индикация.

8.2 Соображения при проектировании

Разработчикам схем необходимо реализовать правильную схему ограничения тока, обычно последовательный резистор или драйвер постоянного тока, на основе бина прямого напряжения и напряжения питания. Тепловое проектирование крайне важно; разводка печатной платы должна обеспечивать достаточную площадь меди (тепловую площадку) для рассеивания тепла, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току. Для обеспечения однородности цвета и яркости в массиве может потребоваться указание узких бинов по длине волны и интенсивности или использование электронной калибровки.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со светодиодами неавтомобильного класса, ключевыми отличиями этого компонента являются его квалификация AEC-Q102 и расширенный температурный диапазон (-40°C до +110°C), которые обязательны для автомобильных применений. Его рейтинг Класса коррозионной стойкости A1 указывает на повышенную устойчивость к сере и другим коррозионным атмосферам, что является распространенной проблемой в автомобильной среде. Корпус PLCC-2 предлагает хороший баланс размера, паяемости и светового выхода по сравнению с более мелкими корпусами чипового масштаба или более крупными выводными светодиодами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой рекомендуемый рабочий ток?

О: Стандартные условия испытаний и типичные характеристики приведены для тока 30 мА. Он может работать от 5 мА до своего абсолютного максимума в 50 мА, но эффективность и срок службы оптимизированы при токе, близком к типичному.

В: Как температура влияет на яркость?

О: Как показано на кривых производительности, сила света уменьшается с ростом температуры перехода. Эффективный теплоотвод имеет решающее значение для поддержания стабильного светового выхода.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 5В?

О: Да, но требуется последовательный резистор для ограничения тока. Значение резистора R = (Напряжение питания - Vf светодиода) / Желаемый ток. Для консервативного проектирования используйте максимальное Vf из бина или спецификации.

В: Что означает угол обзора 120°?

О: Это означает угловой разброс, в пределах которого сила света составляет не менее половины своего пикового значения (измеренного по центру). Он обеспечивает очень широкое поле зрения.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование подсветки для автомобильной панели переключателей с 10 одинаковыми красными светодиодами. Системное напряжение — 12В (автомобильный аккумулятор). Для обеспечения долговечности выбираем ток накачки каждого светодиода 25 мА (ниже типичных 30мА). Предполагая, что мы используем светодиоды из бина с самым высоким Vf (макс. 2.75В), последовательный резистор для каждого светодиода будет: R = (12В - 2.75В) / 0.025А = 370 Ом. Подойдет стандартный резистор на 360 или 390 Ом. На печатной плате светодиоды следует сгруппировать, а их тепловые площадки соединить с общим полигоном меди для рассеивания тепла. Для обеспечения однородного внешнего вида рекомендуется указывать светодиоды из одного бина по доминирующей длине волны и силе света.

12. Введение в принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его характерное прямое напряжение (~2В для красного), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе фосфида алюминия-галлия-индия — AlGaInP для красного цвета). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала и структура определяют длину волны (цвет) излучаемого света. Пластиковый корпус инкапсулирует и защищает кристалл, содержит выводную рамку для электрического соединения и включает формованную линзу, формирующую световой пучок.

13. Технологические тренды

Общая тенденция для SMD светодиодов, подобных этому, — повышение эффективности (больше светового выхода на ватт электрической мощности), что снижает энергопотребление и тепловую нагрузку. Также наблюдается стремление к повышению надежности и увеличению срока службы, особенно для автомобильных и промышленных применений. Миниатюризация корпусов продолжается, но PLCC-2 остается популярным благодаря отличному балансу производительности, стоимости и простоты монтажа. Кроме того, растущей тенденцией является интеграция таких функций, как встроенная стабилизация тока или защитные диоды в корпус, для упрощения проектирования схем.