Красный светодиод PLCC4 3,5x2,8x1,85 мм - прямое напряжение 1,9-2,5 В - мощность 125 мВт - сила света 1500-2800 мкд - сертифицирован AEC-Q102

1. Обзор продукта

Этот красный светодиод высокой яркости изготовлен на основе полупроводниковой технологии AlGaInP и упакован в компактный корпус PLCC4 размером 3,50×2,80×1,85 мм. Предназначен для требовательных применений в автомобильном внутреннем и внешнем освещении, устройство соответствует стандарту квалификационных испытаний AEC-Q102, обеспечивая высокую надежность в суровых условиях эксплуатации. Светодиод излучает в диапазоне доминирующих длин волн от 627,5 до 635 нм с типичным углом обзора 120°, обеспечивая равномерное освещение на большой площади. При прямом напряжении от 1,9 до 2,5 В при токе 50 мА и силе света от 1500 до 2800 мкд он балансирует между эффективностью и яркостью для различных сигнальных и индикаторных задач.

2. Анализ технических параметров

2.1 Электрические и оптические характеристики

При испытательном токе 50 мА и температуре окружающей среды 25°C электрические и оптические параметры определяются следующим образом:

• Прямое напряжение (VF): минимум 1,9 В, типовое значение не указано, максимум 2,5 В. Допуск измерения ±0,1 В.
• Обратный ток (IR): при обратном напряжении 5 В, максимум 10 мкА, обеспечивая низкую утечку.
• Доминирующая длина волны (λD): от 627,5 до 635 нм, охватывает глубокую красную область. Допуск измерения ±0,005 нм.
• Сила света (IV): от 1500 до 2800 мкд, с допуском измерения ±10%.
• Угол обзора (2θ1/2): типовой 120°, обеспечивает широкое рассеивание, подходящее для индикаторных и подсветочных применений.
• Тепловое сопротивление (Rth JS real): типовое 160 °C/Вт, максимальное 180 °C/Вт (переход-припой). Электрический метод измерения дает типовое 80 °C/Вт, максимальное 90 °C/Вт.

2.2 Предельно допустимые параметры

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами следующих значений при температуре точки пайки 25°C:

• Рассеиваемая мощность: 175 мВт
• Прямой ток: 70 мА (непрерывный), 100 мА пиковый (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс)
• Обратное напряжение: 5 В
• ЭСР (HBM): 2000 В
• Рабочая температура: от -40°C до +100°C
• Температура хранения: от -40°C до +100°C
• Температура перехода: 120°C

Следует соблюдать осторожность, чтобы рассеиваемая мощность не превышала предельно допустимую. Максимальный рабочий ток должен определяться после измерения температуры корпуса, чтобы температура перехода оставалась ниже максимального предела.

3. Система бинирования

3.1 Бины прямого напряжения (IF=50 мА)

Прямое напряжение делится на шесть бинов: B2 (1,9-2,0 В), C1 (2,0-2,1 В), C2 (2,1-2,2 В), D1 (2,2-2,3 В), D2 (2,3-2,4 В), E1 (2,4-2,5 В).

3.2 Бины силы света

Бины интенсивности: M2 (1500-1800 мкд), N1 (1800-2300 мкд), N2 (2300-2800 мкд).

3.3 Бины длины волны

Бины доминирующей длины волны: F2 (627,5-630 нм), G1 (630-632,5 нм), G2 (632,5-635 нм).

Эти бины позволяют заказчикам выбирать устройства с узкими допусками для стабильного цвета и яркости при массовом производстве. Код бина на этикетке продукта указывает точную комбинацию рангов VF, IV и длины волны.

4. Эксплуатационные кривые

4.1 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (В-А характеристика)

Прямое напряжение нелинейно возрастает с током. При 1,9 В ток близок к нулю; при 2,5 В ток достигает примерно 60 мА. Кривая показывает типовое прямое напряжение около 2,2 В при 50 мА.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Относительная интенсивность возрастает почти линейно с прямым током до 60 мА. При 50 мА относительная интенсивность составляет примерно 100% (опорная точка). Уменьшение тока для диммирования эффективно, но следует отметить, что изменение цветности в этом диапазоне минимально.

4.3 Влияние температуры перехода

При повышении температуры перехода от -40°C до 120°C относительная сила света уменьшается примерно на 20% при 120°C по сравнению с комнатной температурой. Сдвиг прямого напряжения (ΔVF) отрицателен с температурой, уменьшаясь примерно на 0,2 В во всем диапазоне. Доминирующая длина волны незначительно смещается (примерно на 4-5 нм) в сторону более длинных волн при повышении температуры. Эти характеристики важны для терморегулирования в высокотемпературных автомобильных условиях.

4.4 Снижение номиналов по температуре пайки

Максимальный прямой ток должен снижаться по мере повышения температуры точки пайки. При температуре пайки 100°C допустимый ток падает примерно до 20 мА с 70 мА при 25°C.

4.5 Диаграмма излучения

Диаграмма излучения показывает типичную ламбертовскую характеристику с углом половинной мощности ±60°, что подтверждает широкий угол обзора 120°. Интенсивность равномерна по конусу излучения.

4.6 Спектральное распределение

Спектральное распределение имеет пик приблизительно на 630 нм с полной шириной на половине максимума (FWHM) около 20-25 нм. Вторичное излучение не наблюдается, что обеспечивает чистоту цвета.

5. Информация о механике и упаковке

5.1 Размеры корпуса

Светодиод заключен в корпус PLCC4 размерами: длина 3,50 мм, ширина 2,80 мм, высота 1,85 мм. На корпусе имеется метка полярности (точка) на виде сверху, указывающая на катод. Вид снизу показывает четыре вывода: контакт 1 (катод), контакт 2 (анод), контакт 3 (анод), контакт 4 (катод) в соответствии со схемой полярности. Полярность также обозначена фаской на углу корпуса.

5.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок для пайки

Рекомендуемый рисунок печатной платы включает четыре площадки: две внутренние анодные площадки (каждая 2,20 мм × 0,80 мм) и две внешние катодные площадки (каждая 2,60 мм × 0,80 мм). Общая площадь 4,60 мм × 1,60 мм с расстоянием между площадками 0,70 мм. Допуски составляют ±0,05 мм, если не указано иное.

5.3 Транспортная лента и катушка

Устройства поставляются в транспортной ленте шириной 8 мм с шагом перфорации 4 мм. Размеры ленты: ширина 8,00 мм, шаг карманов 4,00 мм, размер полости 3,50 мм × 2,80 мм × 1,85 мм. Каждая катушка (диаметр 330 мм) содержит 2000 штук. Внутренний диаметр ступицы катушки 60 мм с отверстием ступицы 13,6 мм.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Рекомендуемый профиль оплавления (безсвинцовая пайка) следующий:

• Средняя скорость нарастания температуры: не более 3 °C/с от Tsmin (150°C) до Tp
• Предварительный нагрев: от 150°C до 200°C в течение 60-120 секунд
• Время выше 217°C (TL): не более 60 секунд
• Пиковая температура (Tp): 260°C в течение не более 10 секунд
• Скорость охлаждения: не более 6 °C/с
• Время от 25°C до пика: не более 8 минут

Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз. Если между двумя пайками прошло более 24 часов, светодиоды могут впитать влагу и повредиться. Не прилагайте механических усилий во время нагрева.

6.2 Ручная пайка

При необходимости ручной пайки используйте паяльник с температурой менее 300°C в течение не более 3 секунд и только один раз.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Уровень чувствительности к влаге — 2. Перед вскрытием алюминиевого пакета храните при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤75% в течение не более одного года с даты изготовления. После вскрытия используйте в течение 24 часов при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. При превышении условий хранения требуется сушка при 60±5°C в течение более 24 часов.

7. Информация об упаковке и заказе

Продукт упакован в катушки по 2000 штук. Каждая катушка запечатана в влагозащитный пакет с осушителем и индикатором влажности. Внешняя картонная коробка содержит несколько катушек. На каждой катушке и пакете указаны номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина, количество и код даты. Код бина кодирует конкретные ранги силы света, цветности (длины волны) и прямого напряжения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные области применения

Автомобильное внутреннее освещение (индикаторы приборной панели, атмосферная подсветка), внешнее освещение (стоп-сигналы, указатели поворота, габаритные огни), переключатели и общая сигнальная индикация. Широкий угол обзора и высокая яркость делают его пригодным для торцевых панелей и подсветки.

8.2 Конструктивные соображения

• Терморегулирование:Учитывая тепловое сопротивление 160 °C/Вт, для работы вблизи максимального тока требуется адекватный теплоотвод. Поддерживайте температуру точки пайки ниже 100°C, чтобы температура перехода оставалась ниже 120°C.
• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер с постоянным током, чтобы предотвратить перегрузку по току. Небольшие изменения напряжения вызывают большие изменения тока из-за крутой В-А характеристики.
• Защита от ЭСР:Устройство рассчитано на 2 кВ HBM. Соблюдайте соответствующие меры предосторожности при обращении и сборке.
• Ограничения по сере и галогенам:Содержание серы должно быть ниже 100 ppm, брома — ниже 900 ppm, хлора — ниже 900 ppm, а суммарное содержание — ниже 1500 ppm, чтобы избежать коррозии и деградации светового потока.
• Летучие органические соединения (ЛОС):Избегайте клеев или компаундов, выделяющих органические пары, которые могут проникать в силиконовый герметик и вызывать обесцвечивание.
• Очистка:Для очистки после пайки рекомендуется изопропиловый спирт. Не используйте ультразвуковую очистку, так как это может повредить светодиод.

9. Сравнение технологий

По сравнению с традиционными красными светодиодами на основе GaAsP или GaP, данное устройство на AlGaInP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу (типовые 1500-2800 мкд при 50 мА) и лучшую температурную стабильность. Корпус PLCC4 для поверхностного монтажа с широким углом обзора 120° обеспечивает гибкость конструкции для автомобильных модулей с ограниченным пространством. Квалификация AEC-Q102 гарантирует соответствие строгим требованиям автомобильной надежности, включая термоудар, испытание на срок службы и работу при высокой влажности.

10. Часто задаваемые вопросы

В: Каков максимальный рекомендуемый рабочий ток для этого светодиода?
О: Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток составляет 70 мА, но для надежной длительной работы необходимо снижать номинал в зависимости от температуры окружающей среды и терморегулирования. Обычно 50 мА является безопасным номинальным током при достаточном теплоотводе.

В: Можно ли управлять этим светодиодом с помощью ШИМ-сигнала?
О: Да, светодиод можно модулировать по ширине импульса для диммирования. Убедитесь, что пиковый ток не превышает 100 мА, а коэффициент заполнения ограничен, чтобы средняя мощность не превышала 175 мВт.

В: Какова согласованность цвета по разным бинам яркости?
О: Бины длины волны независимы от бинов интенсивности. Заказчики должны выбирать как бины длины волны, так и бины интенсивности для согласованности цвета и яркости. Типовой сдвиг длины волны в зависимости от тока и температуры минимален в указанном диапазоне.

11. Практические примеры использования

Пример 1: Автомобильный задний комбинированный фонарь
Конструкторы использовали 18 этих красных светодиодов в конфигурации 3 последовательно, 6 параллельно для габаритного огня. Каждая цепочка питалась током 40 мА с помощью ИС стабилизатора тока. Тепловое моделирование показало, что температура перехода не превышала 85°C при температуре окружающей среды 50°C. Широкий угол обзора исключил необходимость вторичной оптики.

Пример 2: Атмосферное освещение салона
Для акцентной подсветки центральной консоли два светодиода были размещены за световодом. Угол излучения 120° обеспечил равномерное освещение вдоль световода. Низкое прямое напряжение позволило напрямую питать от источника 3,3 В с резистором 22 Ом на светодиод, достигая 1500 мкд на светодиод при 30 мА.

12. Принцип работы

Красный светодиод использует AlGaInP (алюминий-галлий-индий-фосфид) в качестве материала активного слоя, который является полупроводником с прямой запрещенной зоной. При прямом смещении электроны из n-слоя рекомбинируют с дырками в p-слое, высвобождая энергию в виде фотонов. Энергия запрещенной зоны AlGaInP может быть настроена путем изменения состава индия для излучения в красной области (около 630 нм). Структура с множественными квантовыми ямами повышает эффективность рекомбинации, что приводит к высокой силе света даже при умеренных токах. Прозрачная подложка и оптимизированная конструкция чипа улучшают извлечение света.

13. Тенденции развития

Тенденция в области красных светодиодов для автомобильных применений направлена на повышение эффективности (лм/Вт) и уменьшение размеров корпуса для создания более компактных осветительных конструкций. Улучшения эпитаксиального роста AlGaInP и формовки чипов продолжают повышать световую отдачу до более чем 100 лм/Вт для красного цвета. Кроме того, становится обычной интеграция защиты от ЭСР в корпус. Внедрение AEC-Q102 и аналогичных стандартов гарантирует, что эти светодиоды могут выдерживать суровые автомобильные условия. Будущие разработки могут включать полноспектральные регулируемые красно-желто-зеленые модули с использованием нескольких чипов в одном корпусе PLCC.