Красный светодиод: спецификация - корпус 3.50 мм x 2.80 мм x 1.85 мм - прямое напряжение 2.0В-2.6В - мощность 182 мВт - технический даташит

1. Обзор продукта

В этом документе представлены технические спецификации для высокояркого красного светоизлучающего диода (светодиода). Устройство изготовлено с использованием полупроводникового материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), эпитаксиально выращенного на подложке, что является стандартной технологией для производства эффективных красных, оранжевых и желтых светодиодов. Основная область применения данного компонента — автомобильный сектор, где надежность и производительность в суровых условиях имеют первостепенное значение.

1.1 Позиционирование продукта и основные преимущества

Данный светодиод позиционируется как надежное решение для автомобильного внутреннего и внешнего освещения, а также для подсветки переключателей и индикаторов. Его основные преимущества вытекают из конструкции и квалификации:

• Высокая надежность для автомобильного применения:План квалификационных испытаний продукта основан на стандарте AEC-Q102, который определяет требования к стресс-тестам для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных применениях. Это гарантирует, что светодиод может выдерживать экстремальные температуры, вибрацию и долгосрочные эксплуатационные требования автомобиля.
• Широкий угол обзора:Конструкция корпуса обеспечивает чрезвычайно широкий угол обзора, гарантируя равномерное освещение и видимость с различных позиций, что критично для сигнальных и индикаторных огней.
• Совместимость с SMT:Компонент полностью совместим со стандартными процессами поверхностного монтажа (SMT) и пайки оплавлением, что позволяет осуществлять высокоскоростную автоматизированную сборку печатных плат (ПП).
• Соответствие экологическим нормам:Устройство соответствует директиве RoHS (ограничение опасных веществ) и имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) Level 2, что указывает на необходимость прокалки при воздействии окружающего воздуха более одного года перед пайкой.

1.2 Целевой рынок и применения

Основной целевой рынок — автомобильная промышленность. Конкретные применения включают, но не ограничиваются:

• Автомобильное внешнее освещение:Центральные стоп-сигналы (CHMSL), габаритные огни и другие сигнальные функции, где требуется красный цвет.
• Автомобильное внутреннее освещение:Индикаторы приборной панели, подсветка переключателей и окружающее освещение.
• Общая подсветка переключателей:Применимо в различных электронных устройствах и панелях управления помимо автомобильных.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики (Ts=25°C, IF=50mA)

Ключевые показатели производительности определяют световой выход и цвет светодиода в стандартных условиях испытаний. Все измерения обычно проводятся импульсным током для минимизации эффектов нагрева.

• Доминирующая длина волны (λD):Диапазон от 612,5 нм до 625 нм. Это помещает выход светодиода в красную часть видимого спектра. Конкретная длина волны влияет на воспринимаемый оттенок красного света.
• Световая сила (Iv):Диапазон от 2300 мкд (милликандела) до 4300 мкд при 50мА. Это мера яркости светодиода, воспринимаемая человеческим глазом. Высокая интенсивность делает его подходящим для применений, требующих высокой видимости, даже в дневное время.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный полный угол обзора на половине интенсивности составляет 120 градусов. Этот широкий угол характерен для корпуса PLCC (пластиковый носитель кристалла с выводами) с куполообразной линзой, которая эффективно рассеивает свет.

2.2 Электрические и тепловые характеристики

Понимание электрических границ и теплового поведения критически важно для надежной проектировки схемы и обеспечения долговечности светодиода.

• Прямое напряжение (VF):От 2,0В до 2,6В при прямом токе (IF) 50мА. Это относительно низкое падение напряжения эффективно и упрощает схемы управления. Конструкторы должны учитывать этот диапазон при выборе токоограничивающих резисторов или проектировании драйверов постоянного тока.
• Абсолютные максимальные параметры:Это пределы нагрузки, которые никогда не должны превышаться, даже кратковременно.
  • Непрерывный прямой ток (IF):70 мА.
  • Пиковый прямой ток (IFP):100 мА (при скважности 1/10, ширина импульса 10 мс).
  • Рассеиваемая мощность (PD):182 мВт. Это максимальная мощность, которую может выдержать корпус, рассчитываемая как VF * IF.
  • Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого значения может мгновенно повредить переход светодиода.
  • Рабочая/температура хранения (TOPR / TSTG):от -40°C до +110°C.
  • Температура перехода (TJ):Максимум 125°C. Температура сердечника самого полупроводникового кристалла.
• Тепловое сопротивление (Rth):Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло передается от полупроводникового перехода к точке пайки. Чем ниже значение, тем лучше.
  • Rth JS (реальное):Типичное 150 °C/Вт, Макс 170 °C/Вт. Это тепловое сопротивление в реальных рабочих условиях.
  • Rth JS (электрическое):Типичное 80 °C/Вт, Макс 90 °C/Вт. Это измеренное значение в определенных условиях электрического тестирования (50мА, окружающая среда 25°C).

Последствия для проектирования:В даташите явно предупреждается, что максимальный рабочий ток должен определяться после измерения температуры корпуса во время работы, чтобы гарантировать, что температура перехода (TJ) не превышает 125°C. Плохая тепловая конструкция печатной платы (например, недостаточная площадь меди для отвода тепла) может привести к преждевременному отказу из-за перегрева, даже если электрический ток находится в пределах.

3. Объяснение системы биновки

Светодиоды сортируются на группы производительности, или "бины", на основе ключевых параметров, измеренных во время производства. Это обеспечивает согласованность для конечного пользователя. Данный продукт использует трехмерную систему биновки.

3.1 Биннинг прямого напряжения (VF)

Светодиоды сортируются на шесть бинов напряжения (C1, C2, D1, D2, E1, E2), каждый из которых представляет диапазон 0,1В от 2,0В до 2,6В. Это позволяет конструкторам выбирать светодиоды с более жесткими допусками напряжения для применений, требующих равномерной яркости при питании от источника постоянного напряжения.

3.2 Биннинг световой силы (Iv)

Световой выход сортируется на три бина интенсивности (N2, O1, O2) при тестовом токе 50мА:

• N2: 2300 - 2800 мкд
• O1: 2800 - 3500 мкд
• O2: 3500 - 4300 мкд

Эта биновка критически важна для применений, где несколько светодиодов используются вместе и должны иметь согласованную яркость, например, в световых полосах или массивах.

3.3 Биннинг длины волны (WD)

Доминирующая длина волны сортируется на пять бинов (C2, D1, D2, E1, E2), каждый охватывает 2,5 нм от 612,5 нм до 625 нм. Это обеспечивает согласованность цвета в партии светодиодов, что особенно важно для эстетических и сигнальных применений.

4. Анализ кривых производительности

Хотя в даташите упоминаются "Типичные кривые оптических характеристик", предоставленные таблицы позволяют логически анализировать ожидаемые тенденции производительности.

4.1 Характеристика ток-напряжение (I-V)

На основе спецификации прямого напряжения, кривая I-V для этого светодиода AlGaInP покажет резкое включение примерно при 1,8В до 2,0В, круто поднимаясь до рабочей точки, определенной при 50мА (между 2,0В и 2,6В). Кривая нелинейна и зависит от температуры; напряжение обычно уменьшается с увеличением температуры перехода для заданного тока.

4.2 Температура vs. Световая сила

Как и все светодиоды, световой выход этого устройства уменьшается с увеличением температуры перехода. Это известно как тепловое тушение. Точная кривая снижения номинальных значений не предоставлена, но конструкторы должны учитывать этот эффект, особенно в высокотемпературных средах, таких как автомобильные моторные отсеки или корпуса с плохой вентиляцией. Поддержание низкого теплового сопротивления от светодиода к окружающей среде является ключом к сохранению яркости.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Размеры корпуса и чертежи

Устройство использует корпус PLCC-4 (пластиковый носитель кристалла с выводами, 4 вывода). Ключевые размеры из чертежей:

• Общий размер корпуса: 3,50 мм (длина) x 2,80 мм (ширина) x 1,85 мм (высота). Все допуски ±0,05 мм, если не указано иное.
• Размер контактной площадки выводной рамки: нижние площадки размером 2,60 мм x 1,60 мм.
• Размеры полости/линзы: верхнее отверстие диаметром 2,40 мм.

5.2 Идентификация полярности и посадочное место для пайки

Корпус включает маркировку полярности, обычно скошенный угол или точка на верхней поверхности, для идентификации вывода 1. Предоставлено рекомендуемое посадочное место на печатной плате (отпечаток для пайки) для обеспечения правильного формирования паяного соединения и механической стабильности во время оплавления. Следование этому шаблону необходимо для самоцентрирования во время процесса пайки и для надежного теплового и электрического соединения.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Инструкции по пайке оплавлением для SMT

Светодиод подходит для всех процессов SMT. Как компонент MSL Level 2, он должен быть использован в течение 12 месяцев с даты герметизации пакета или прокален перед пайкой, если подвергался воздействию дольше. Рекомендуется стандартный бессвинцовый (SnAgCu) профиль оплавления, с пиковой температурой, обычно не превышающей 260°C в течение очень короткого времени (например, 10-30 секунд выше 240°C). Точный профиль должен быть проверен по спецификациям производителя паяльной пасты.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Ключевые меры предосторожности включают:

• Защита от электростатического разряда (ESD):Устройство имеет устойчивость к ESD 2000В (HBM). Стандартные меры предосторожности ESD (браслеты, проводящие коврики, заземленное оборудование) всегда должны использоваться при обращении.
• Контроль влажности:Соблюдайте процедуры обращения MSL Level 2, чтобы предотвратить "взрыв" (растрескивание корпуса) во время оплавления, вызванного испарением захваченной влаги.
• Избегайте механических напряжений:Не прикладывайте силу к куполообразной линзе, так как она может треснуть или отсоединиться.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте совместимые растворители, которые не повреждают пластиковый корпус или линзу. Проконсультируйтесь с производителем для рекомендуемых очищающих средств.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Продукт поставляется на ленте и катушке для автоматизированной сборки pick-and-place. Размеры несущей ленты (размер кармана, шаг) и размеры катушки (диаметр, размер ступицы) указаны для совместимости со стандартными податчиками оборудования SMT.

7.2 Влагозащитный пакет и маркировка

Катушки упакованы во влагозащитные пакеты с осушителем для поддержания рейтинга MSL. Спецификация внешней этикетки включает критическую информацию, такую как номер детали, количество, дата-код и коды бинов для световой силы, напряжения и длины волны.

8. Соображения по проектированию применений

8.1 Проектирование схемы управления

Для оптимальной производительности и долговечности, управляйте светодиодом с источником постоянного тока, а не постоянного напряжения с последовательным резистором, особенно в автомобильных применениях, где напряжение питания (например, 12В) может значительно колебаться. Драйвер постоянного тока обеспечивает стабильную яркость и защищает светодиод от скачков тока. Если используется резистор, рассчитайте его значение на основе максимального напряжения питания и минимального прямого напряжения из бина, чтобы избежать превышения абсолютного максимального номинального тока.

8.2 Тепловое управление на печатной плате

Для управления тепловым сопротивлением и поддержания низкой температуры перехода:

• Используйте рекомендуемое посадочное место для пайки.
• Подключите тепловую площадку (если она электрически соединена с выводом) к большой области меди на печатной плате. Эта медь действует как радиатор.
• Используйте несколько тепловых переходных отверстий для передачи тепла с верхнего слоя на внутренние или нижние медные слои.
• В высокомощных или высокотемпературных применениях рассмотрите использование печатной платы на металлической основе (MCPCB) для превосходного рассеивания тепла.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартным красным светодиодом PLCC, не квалифицированным для автомобильного использования, ключевые отличительные особенности данного продукта:

• Квалификация AEC-Q102:Это наиболее значительное преимущество, включающее набор строгих тестов (работа при высокой температуре, температурные циклы, устойчивость к влажности и т.д.), которые гарантируют надежность в автомобильных средах.
• Расширенный температурный диапазон:Работа от -40°C до +110°C, подходит для применений под капотом и внешнего освещения.
• Более жесткий контроль параметров и биновка:Вероятно, включает более контролируемые процессы производства и сортировки для соответствия требованиям автомобильных OEM-производителей к согласованности.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую от источника питания 5В или 12В?
О: Нет. Вы должны использовать механизм ограничения тока. Для источника 5В обычно используется последовательный резистор. Для 12В (автомобильный) можно использовать резистор, но это неэффективно, и яркость будет варьироваться с напряжением; настоятельно рекомендуется драйвер постоянного тока или понижающий преобразователь.

В: Что означает "Уровень чувствительности к влаге 2" для моего производства?
О: Это означает, что светодиоды, после извлечения из герметичного влагозащитного пакета, должны быть припаяны в течение 1 года с даты заводской упаковки в условиях окружающей среды (<30°C/60%RH). Если срок превышен, они требуют прокалки (например, 125°C в течение 24 часов) перед оплавлением для удаления поглощенной влаги.

В: Как интерпретировать коды бинов (например, O1, D2, E1) на этикетке?
О: См. Таблицу 1-3 в даташите. "O1" указывает на бин световой силы (2800-3500 мкд), "D2" указывает на бин прямого напряжения (2,3-2,4В), а "E1" указывает на бин длины волны (620-622,5 нм).

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование центрального стоп-сигнала (CHMSL)
Шаги проектирования:

1. Требование к яркости:Определите требуемую световую силу на светодиод. Выберите соответствующий бин Iv (например, O2 для максимальной яркости).
2. Согласованность цвета:Для равномерного красного вида укажите узкий бин длины волны (например, только D2: 617,5-620 нм).
3. Проектирование схемы:Спроектируйте схему драйвера постоянного тока, которая подает 50мА на каждую последовательную/параллельную цепочку светодиодов, учитывая автомобильное питание 12В (номинальное), которое может колебаться от 9В до 16В.
4. Размещение на печатной плате:Используйте рекомендуемое посадочное место. Спроектируйте печатную плату с обильными заливками меди, соединенными с контактными площадками светодиодов, чтобы действовать как теплоотвод. Размещайте светодиоды с достаточным расстоянием, чтобы предотвратить тепловую перекрестную связь.
5. Тепловая проверка:Создайте прототип платы и измерьте температуру корпуса светодиода в наихудших условиях (высокая окружающая температура, максимальное напряжение питания). Убедитесь, что расчетная температура перехода (TJ = Tcase + (Rth JS * Мощность)) остается ниже 125°C.

12. Технологический принцип

Этот светодиод основан на технологии полупроводника AlGaInP. Активная область состоит из слоев сплавов фосфида алюминия-галлия-индия, выращенных на подложке (вероятно, GaAs). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, выделяя энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в красном спектре (612-625 нм). Корпус PLCC включает отражающую чашу для направления света вверх и формованную эпоксидную линзу для формирования луча и обеспечения широкого угла обзора.

13. Тенденции отрасли

Рынок автомобильного освещения продолжает развиваться, с тенденциями, влияющими на компоненты, такие как этот светодиод:

• Увеличение проникновения светодиодов:Светодиоды заменяют лампы накаливания в большем количестве функций автомобиля благодаря своей эффективности, долговечности и гибкости дизайна.
• Спрос на более высокую надежность:Поскольку светодиоды используются в более критичных для безопасности применениях (например, фары, адаптивные лучи), растет спрос на компоненты, квалифицированные по AEC-Q102, с подтвержденными данными долгосрочной надежности.
• Миниатюризация:Постоянно наблюдается стремление к уменьшению размеров корпусов с равным или большим световым выходом, чтобы обеспечить более элегантные и интегрированные дизайны освещения.
• Умное освещение:Интеграция светодиодов с датчиками и управляющей электроникой для адаптивных и коммуникативных систем освещения является ключевой тенденцией, хотя данное устройство является базовым излучающим компонентом в такой системе.