Техническая документация на сверхяркий красный светодиод PLCC-4 - 3.5x3.0x1.9мм - 2.35В - 0.1175Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного сверхяркого красного светодиода в корпусе для поверхностного монтажа PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство разработано в первую очередь для требовательных применений в автомобильном освещении, как внутреннем, так и внешнем. Его ключевые преимущества включают высокую силу света, широкий угол обзора и надежную конструкцию, соответствующую строгим стандартам надежности автомобильного класса, таким как AEC-Q102, устойчивость к сере (класс A1), а также соответствие требованиям RoHS, REACH и бесгалогенности. Целевой рынок включает автопроизводителей (OEM) и поставщиков первого уровня, разрабатывающих современные системы освещения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Рабочие характеристики светодиода указаны при типичном прямом токе (IF) 50 мА. Типичная сила света (IV) составляет 1800 милликандел (мкд), с минимумом 1400 мкд и максимумом 2800 мкд, что указывает на возможную сортировку по яркости. Типичное прямое напряжение (VF) составляет 2.35 В, в диапазоне от 2.0 В до 2.75 В, что критически важно для проектирования драйверных схем и расчетов рассеиваемой мощности. Доминирующая длина волны (λd) составляет 630 нм (спектр сверхкрасного цвета), с диапазоном от 627 нм до 639 нм. Ключевой особенностью является очень широкий угол обзора (φ) в 120 градусов, обеспечивающий широкое и равномерное освещение, подходящее для сигнальных и декоративных фонарей.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры и управление температурным режимом

Критические пределы не должны быть превышены для обеспечения долговечности устройства. Максимальный непрерывный прямой ток составляет 70 мА, с импульсным током (IFM) 100 мА для импульсов ≤10 мкс. Максимальная температура перехода (TJ) составляет 125°C, а рабочий температурный диапазон (Topr) — от -40°C до +110°C, что подходит для суровых автомобильных условий. Управление температурным режимом жизненно важно; тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rth JS) указано двумя значениями: "реальное" измерение (Тип. 70 К/Вт, Макс. 95 К/Вт) и "электрическое" измерение (Тип. 50 К/Вт, Макс. 67 К/Вт). Этот параметр напрямую связывает рассеиваемую мощность (Pd = VF * IF) с повышением температуры на переходе. Кривая снижения номинальных значений показывает, что прямой ток должен быть уменьшен по мере роста температуры контактной площадки, например, до 57 мА при температуре площадки 110°C.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Определены три группы интенсивности: AB (1400-1800 мкд), BA (1800-2240 мкд) и BB (2240-2800 мкд). Также указаны соответствующие диапазоны светового потока (для справки).

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Длина волны сортируется с шагом в 3 нанометра, от 2730 (627-630 нм) до 3639 (636-639 нм). Это позволяет выбирать светодиоды с очень специфичными цветовыми точками.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Группы напряжения определены с шагом в 0.25 В, от 1720 (1.75-2.00 В) до 2527 (2.50-2.75 В). Совпадение групп VF может быть важно для балансировки тока в массивах из нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 ВАХ и относительная интенсивность

График зависимости прямого тока от прямого напряжения показывает характерную экспоненциальную зависимость. Кривая зависимости относительной силы света от прямого тока почти линейна вплоть до типичных 50 мА, что указывает на хорошую эффективность в нормальном рабочем диапазоне.

4.2 Температурная зависимость

Несколько графиков иллюстрируют температурные характеристики. Зависимость относительного прямого напряжения от температуры перехода имеет отрицательный коэффициент, уменьшаясь примерно на 0.2 В в диапазоне 150°C, что может использоваться для измерения температуры. Зависимость относительной силы света от температуры перехода показывает снижение выходной мощности при повышении температуры, что является критическим фактором для теплового проектирования. Сдвиг доминирующей длины волны в зависимости от температуры перехода указывает на красное смещение (увеличение длины волны) при нагреве, что типично для светодиодов на основе AlInGaP.

4.3 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График спектральных характеристик показывает узкий спектральный пик около 630 нм, подтверждая чистый красный цвет. Типичная диаграмма направленности визуально представляет картину угла обзора в 120 градусов.

4.4 Возможности работы в импульсном режиме

График детализирует допустимый импульсный ток в зависимости от длительности импульса для различных коэффициентов заполнения. Это важно для проектирования схем с импульсным управлением, например, в системах с ШИМ-диммированием или коммуникационных системах.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод использует стандартный корпус PLCC-4. Механический чертеж (подразумеваемый ссылкой на раздел) должен указывать точные размеры (обычно около 3.5 мм x 3.0 мм x 1.9 мм), расстояние между выводами и геометрию линзы. Полярность указывается формой корпуса и/или маркировкой сверху или снизу. Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяных соединений и правильного отвода тепла во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство рассчитано на пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 30 секунд, следуя стандартному профилю с контролируемыми скоростями нагрева, выдержки и охлаждения. Меры предосторожности включают избегание механических нагрузок на линзу, предотвращение загрязнения и обеспечение правильной пайки тепловой площадки для оптимального теплоотвода. Условия хранения должны быть в указанном диапазоне от -40°C до +110°C в сухой среде.

7. Упаковка и информация для заказа

Упаковка обычно осуществляется на ленте и в катушке для автоматизированной сборки. Структура номера детали расшифровывается следующим образом: 67-41 (Семейство), SR (Цвет - сверхкрасный), 050 (Тестовый ток 50 мА), 1 (Золотая рамка выводов), H (Уровень высокой яркости), AM (Автомобильное применение). Эта кодировка позволяет точно идентифицировать рабочие характеристики устройства.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основные области применения — автомобильное внешнее освещение (например, центральный стоп-сигнал - CHMSL, задние комбинированные фонари, боковые габаритные огни) и внутреннее освещение (например, подсветка приборной панели, подсветка переключателей, декоративная подсветка). Высокая яркость и широкий угол делают его подходящим как для прямого наблюдения, так и для применений со световодами.

8.2 Соображения при проектировании

Конструкторы должны учитывать ограничение тока, обычно используя драйвер постоянного тока или резистор, включенный последовательно со стабильным источником напряжения. Управление температурным режимом имеет первостепенное значение; разводка печатной платы должна обеспечивать адекватную тепловую площадку и, возможно, тепловые переходные отверстия для отвода тепла. Чувствительность к ЭСР 2 кВ (HBM) требует стандартных мер предосторожности при обращении во время сборки. Для сред с высоким содержанием серы следует проверить соответствие рейтинга устойчивости к сере класса A1 конкретной среде применения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными красными светодиодами, "сверхкрасная" формула этого устройства предлагает более высокую силу света и более насыщенный цвет. Корпус PLCC-4 обеспечивает более надежный механический и тепловой интерфейс по сравнению с меньшими корпусами, такими как 0603 или 0805. Сочетание квалификации AEC-Q102, широкого температурного диапазона и устойчивости к сере специально нацелено на автомобильное применение, отличая его от коммерческих компонентов, которые могут не выдержать сурового автомобильного жизненного цикла.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой ток драйвера мне следует использовать?

О: Типичный рабочий ток составляет 50 мА, обеспечивая указанные 1800 мкд. Для более высокой выходной мощности его можно нагружать до 70 мА непрерывно, но необходимо применять температурное снижение номинальных значений, как показано на графике. Не рекомендуется работать ниже 5 мА.

В: Как интерпретировать два разных значения теплового сопротивления?

О: "Реальное" значение Rth JS измеряется физически и является более консервативным. "Электрическое" значение Rth JS выводится из электрических параметров и может быть ниже. Для надежного теплового проектирования рекомендуется использовать более высокое "реальное" значение (Макс. 95 К/Вт).

В: Можно ли использовать ШИМ для диммирования?

О: Да, график возможностей работы в импульсном режиме предоставляет рекомендации. Например, при коэффициенте заполнения 1% (D=0.01) допустимы короткие импульсы, значительно превышающие 70 мА, что позволяет эффективно использовать ШИМ-диммирование.

В: Требуется ли радиатор?

О: Для непрерывной работы при 50 мА или выше, особенно при высоких температурах окружающей среды, эффективный отвод тепла через тепловую площадку на печатной плате необходим для поддержания температуры перехода ниже 125°C и сохранения светового потока и долговечности.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование центрального стоп-сигнала (CHMSL)

Конструктору требуется 15 светодиодов для массива CHMSL. Он выбирает светодиоды из группы интенсивности BA (1800-2240 мкд) и группы длины волны 3033 (630-633 нм) для обеспечения цветовой однородности. Используя бортовую электрическую систему автомобиля 13.8 В и нацеливаясь на 50 мА на светодиод, он проектирует схему с тремя параллельными цепочками по 5 светодиодов в каждой. Последовательный резистор рассчитывается для каждой цепочки на основе типичного VF 2.35 В (5 * 2.35 В = 11.75 В). Номинал резистора: (13.8 В - 11.75 В) / 0.05 А = 41 Ом. Разрабатывается печатная плата со сплошной медной заливкой под тепловой площадкой светодиода, которая служит радиатором, поддерживая температуру контактной площадки ниже 80°C, чтобы обеспечить полную работу на 50 мА в соответствии с кривой снижения номинальных значений.

12. Введение в принцип работы

Это светоизлучающий диод на основе полупроводника из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). При приложении прямого напряжения, превышающего энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав слоев AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая соответствует излучаемой красной длине волны света (около 630 нм). Эпоксидная линза корпуса PLCC формирует световой поток для достижения угла обзора в 120 градусов.

13. Технологические тренды и разработки

Тренд в автомобильных светодиодах направлен на повышение эффективности (больше люмен на ватт), увеличение плотности мощности и большую интеграцию (например, многокристальные корпуса, интегрированные драйверы). Также наблюдается стремление к улучшенной цветовой стабильности в зависимости от температуры и срока службы. Кроме того, появляются новые форматы корпусов с улучшенными тепловыми характеристиками, такие как керамические подложки или усовершенствованные литые корпуса, чтобы справляться с более высокими уровнями мощности, требуемыми для применений, таких как адаптивные световые пучки (ADB) и микропроекция. Соответствие стандартам, таким как AEC-Q102, и специфическая химическая стойкость (сера, влажность) продолжают оставаться критическим отличительным признаком автомобильных компонентов.