Техническая спецификация PLCC-4 красного светодиода - Корпус 3.5x2.8x1.9мм - Напряжение 2.25В - Мощность 112.5мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного красного светодиода для поверхностного монтажа в корпусе PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство разработано в первую очередь для требовательных условий автомобильного освещения, как внутреннего, так и внешнего. Его ключевые преимущества включают высокую типичную силу света в 3550 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 50мА, широкий угол обзора 120 градусов для отличной видимости и надежную конструкцию, соответствующую ключевым автомобильным и экологическим стандартам.

Светодиод квалифицирован по стандарту AEC-Q102, что гарантирует надежность для автомобильных электронных компонентов. Он также обладает устойчивостью к сере (класс A1), что делает его стойким к коррозионным атмосферам, и соответствует директивам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям. Такое сочетание высокой светоотдачи, надежности и соответствия стандартам делает его подходящим выбором для современных систем освещения транспортных средств.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые рабочие параметры, измеренные в типичных условиях (T_s=25°C, I_F=50мА), определяют рабочий диапазон светодиода:

• Прямой ток (I_F):Рекомендуемый рабочий ток составляет 50мА, с абсолютным максимальным значением 70мА. Для корректной работы указан минимальный ток 5мА.
• Сила света (I_V):Типичное значение составляет 3550 мкд, с минимумом 2240 мкд и максимумом 5600 мкд при 50мА. Допуск измерения светового потока составляет ±8%.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.25В, в диапазоне от минимума 1.75В до максимума 2.75В при 50мА, с допуском измерения ±0.05В.
• Угол обзора (2φ_½):120 градусов, с допуском ±5 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Для данного красного светодиода доминирующая длина волны находится в диапазоне от 612нм до 627нм, с допуском измерения ±1нм.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для производительности и долговечности светодиода. Предоставлены два значения теплового сопротивления:

• Реальное тепловое сопротивление (R_{th JS real}):Типичное 70 К/Вт, макс. 95 К/Вт. Измеряется непосредственно от перехода до точки пайки.
• Электрическое тепловое сопротивление (R_{th JS el}):Типичное 50 К/Вт, макс. 67 К/Вт. Это значение, полученное электрическим методом, используется в некоторых расчетных моделях.
• Температура перехода (T_J):Максимально допустимая температура перехода составляет 125°C.
• Рабочая температура (T_opr):Диапазон температуры окружающей среды для работы составляет от -40°C до +110°C.

2.3 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Их нельзя превышать ни при каких условиях.

• Рассеиваемая мощность (P_d):192 мВт.
• Импульсный ток (I_FM):100 мА для импульсов ≤10мкс с коэффициентом заполнения (D) 0.005.
• Обратное напряжение (V_R):Данное устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.
• Чувствительность к ЭСР (HBM):2 кВ, тестируется по модели человеческого тела (R=1.5кОм, C=100пФ).
• Температура пайки:Выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 30 секунд.

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Спектральные и радиационные характеристики

ГрафикОтносительного спектрального распределенияпоказывает, что светодиод излучает свет в основном в красной области спектра, с центром вокруг его доминирующей длины волны.Типичная диаграмма направленности излученияиллюстрирует пространственное распределение интенсивности, подтверждая угол обзора 120 градусов, при котором интенсивность падает до 50% от пикового значения на оси.

3.2 Зависимость тока от напряжения и интенсивности

КриваяПрямого тока от прямого напряжения (I-V)демонстрирует типичную экспоненциальную зависимость диода. При 50мА напряжение составляет примерно 2.25В. ГрафикОтносительной силы света от прямого токапоказывает, что световой выход увеличивается с ростом тока, но может стать сублинейным при более высоких токах из-за тепловых эффектов.

3.3 Температурные зависимости

Несколько графиков детализируют изменения характеристик в зависимости от температуры:

• Относительное прямое напряжение от температуры перехода:Прямое напряжение линейно уменьшается с ростом температуры перехода, что является характеристикой, используемой для температурного зондирования.
• Относительная сила света от температуры перехода:Световой выход уменьшается с ростом температуры. Поддержание низкой температуры перехода необходимо для стабильной яркости.
• Смещение доминирующей длины волны от температуры перехода:Пиковая длина волны излучения смещается с температурой, что важно для приложений, критичных к цвету.
• Кривая снижения прямого тока:Этот важный график показывает, что максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен с ростом температуры контактной площадки. Например, при максимальной температуре контактной площадки 110°C ток должен быть снижен до 57мА.

3.4 Импульсный режим работы

ДиаграммаДопустимой импульсной нагрузкиопределяет безопасную рабочую область для импульсного тока. Она показывает, что для очень коротких длительностей импульсов (t_p), допустимы более высокие пиковые токи (I_F), в зависимости от коэффициента заполнения (D).

4. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

4.1 Бины силы света

Светодиоды группируются по измеренной силе света при типичном токе. Бины варьируются от BB (2240-2800 мкд) до CB (3550-4500 мкд). Типичная деталь (3550 мкд) попадает в бин CA (2800-3550 мкд). Соответствующие значения светового потока в люменах приведены для справки.

4.2 Бины доминирующей длины волны

Доминирующая длина волны разбивается на бины с шагом 3нм, от 1215 (612-615нм) до 2427 (624-627нм). Это позволяет выбирать светодиоды с очень специфичными цветовыми точками.

4.3 Бины прямого напряжения

Прямое напряжение разбивается на бины с шагом 0.25В, от кода 1720 (1.75-2.00В) до 2527 (2.50-2.75В). Подбор бинов V_Fможет помочь в проектировании сбалансированных параллельных цепочек светодиодов.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Механические размеры

Светодиод использует стандартный корпус PLCC-4 для поверхностного монтажа. Типичные размеры составляют примерно 3.5мм в длину, 2.8мм в ширину и 1.9мм в высоту (включая линзу). Подробные чертежи размеров с допусками можно найти в специальном разделе механических чертежей полной спецификации.

5.2 Идентификация полярности

Корпус PLCC-4 имеет скошенный или вырезанный угол, который указывает на катодный (отрицательный) вывод. Правильная ориентация необходима для работы схемы.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Рекомендуется конструкция посадочного места для обеспечения надежной пайки, правильного теплоотвода и выравнивания в процессе оплавления. Эта конфигурация обычно включает площадки для четырех электрических выводов и центральную тепловую площадку для отвода тепла.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Компонент совместим со стандартными процессами пайки оплавлением инфракрасным излучением или конвекцией. Указанный профиль включает зону предварительного нагрева, зону выдержки, зону оплавления с пиковой температурой не выше 260°C в течение 30 секунд и контролируемую зону охлаждения. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловой удар и обеспечивает целостность паяных соединений.

6.2 Меры предосторожности при использовании

• Защита от ЭСР:Хотя номинал составляет 2кВ HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.
• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого значения, никогда не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой расчет:Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или теплоотвод, особенно при работе на высоких токах или в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы.
• Очистка:Используйте совместимые чистящие растворители, которые не повреждают пластиковый корпус или линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Расшифровка номера детали

Номер детали67-41-UR050 1H-AMструктурирован следующим образом:
67-41: Семейство продуктов.
UR: Цвет (Красный).
050: Испытательный ток (50мА).
1: Тип выводной рамки (1=Золото).
H: Уровень яркости (Высокий).
AM: Обозначает автомобильное применение.

7.2 Стандартная упаковка

Светодиоды обычно поставляются на эмбоссированной ленте в катушке для совместимости с автоматическим оборудованием для сборки. Стандартные количества на катушке соответствуют отраслевым стандартам, например, 2000 или 4000 штук на катушке.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильное внешнее освещение:Дневные ходовые огни (DRL), габаритные огни, центральный стоп-сигнал (CHMSL) и внутренняя подсветка для эмблем или акцентов.
• Автомобильное внутреннее освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, подсветка ножного пространства и фоновое освещение.
• Общие индикаторные применения:Индикаторы состояния в промышленном оборудовании, потребительской электронике или вывесках, требующих высокой яркости и надежности.

8.2 Соображения при проектировании

• Выбор драйвера:Для автомобильных применений рассмотрите драйверы, которые могут обрабатывать скачки напряжения, защиту от обратной полярности аккумулятора и ШИМ-диммирование, если требуется.
• Оптический расчет:Широкий угол обзора может потребовать вторичной оптики (линз, световодов) для формирования луча для конкретных применений, таких как DRL.
• Последовательная/параллельная конфигурация:При подключении нескольких светодиодов учитывайте бинирование напряжения для параллельных цепочек и убедитесь, что драйвер может обеспечить общий требуемый ток и напряжение.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными неавтомобильными светодиодами PLCC-4, данное устройство предлагает ключевые преимущества:

• Автомобильная квалификация (AEC-Q102):Проходит строгие испытания на температурные циклы, влажность и срок службы, обеспечивая надежность в суровых автомобильных условиях.
• Устойчивость к сере (Класс A1):Материалы и конструкция устойчивы к коррозии от серосодержащих атмосфер, распространенных в некоторых географических регионах.
• Расширенный температурный диапазон:Рассчитан на работу от -40°C до +110°C, превышая диапазон типичных коммерческих светодиодов.
• Высокая сила света:Типичный выход 3550 мкд при 50мА выше, чем у многих стандартных красных светодиодов PLCC-4, обеспечивая больше света при заданном токе.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

Типичный рабочий ток составляет 50мА. Он может работать от 5мА до абсолютного максимума 70мА, но параметры производительности (интенсивность, напряжение) указаны при 50мА. Всегда обращайтесь к кривой снижения, если работаете при высоких температурах окружающей среды.

10.2 Как рассчитать значение последовательного резистора?

Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для автомобильного питания 12В и типичного V_F2.25В при 50мА: R = (12В - 2.25В) / 0.05А = 195 Ом. Выберите ближайшее стандартное значение (например, 200 Ом) и убедитесь, что номинальная мощность резистора достаточна (P = I²R = 0.5Вт).

10.3 Можно ли использовать этот светодиод для ШИМ-диммирования?

Да, светодиоды идеально подходят для ШИМ-диммирования. Убедитесь, что частота ШИМ достаточно высока, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >200Гц). Драйвер должен быть способен коммутировать требуемый ток на выбранной частоте.

10.4 Почему важен тепловой менеджмент?

Чрезмерная температура перехода снижает световой выход (деградация светового потока), сокращает срок службы и может вызвать смещение доминирующей длины волны. Правильный теплоотвод поддерживает производительность и надежность.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Пример проекта: Автомобильный центральный стоп-сигнал (CHMSL)

Для CHMSL, требующего высокой яркости и быстрого отклика, несколько светодиодов могут быть расположены в линию. Использование драйвера постоянного тока, рассчитанного на автомобильный диапазон напряжений, обеспечивает стабильную яркость независимо от колебаний напряжения аккумулятора. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает отличную видимость с различных углов позади автомобиля. Квалификация AEC-Q102 гарантирует надежную работу фонарей в течение всего срока службы автомобиля при любых климатических условиях.

11.2 Пример проекта: Панель индикаторов состояния для промышленности

В промышленной панели управления эти светодиоды могут служить яркими индикаторами состояния или неисправности. Их устойчивость к сере делает их подходящими для сред с возможным воздействием химических веществ. Корпус PLCC-4 позволяет реализовать компактную конструкцию для поверхностного монтажа на печатной плате. Конструкторы могут выбирать определенные бины длины волны для поддержания единообразного красного цвета на всех индикаторах панели.

12. Введение в принцип работы

Это устройство представляет собой светоизлучающий диод (LED). Он работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом материале. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Используемые конкретные полупроводниковые материалы определяют цвет излучаемого света; в данном случае это материалы, производящие красный свет с доминирующей длиной волны между 612-627нм. Пластиковый корпус включает формованную эпоксидную линзу, которая формирует световой поток и обеспечивает защиту от окружающей среды.

13. Технологические тренды

Тренд в автомобильных и высоконадежных светодиодах продолжается в сторону более высокой эффективности (больше светового выхода на ватт электрической мощности), улучшенных тепловых характеристик, позволяющих использовать более высокие токи накачки в меньших корпусах, а также улучшенной цветовой стабильности и насыщенности. Также уделяется внимание разработке корпусов, которые способствуют лучшему оптическому контролю и интеграции со вторичной оптикой. Стремление к миниатюризации сохраняется наряду с необходимостью в корпусах, упрощающих тепловой менеджмент для конечного конструктора, таких как корпуса с открытыми тепловыми площадками или передовыми материалами подложки.