Красный светодиод 3.50x2.80x1.85 мм PLCC4 - Прямое напряжение 2,4 В - Рассеиваемая мощность 196 мВт - Длина волны 621 нм - Технические характеристики

1. Обзор продукта

1.1 Общее описание

Данный продукт представляет собой высокопроизводительный красный светоизлучающий диод (LED), изготовленный с использованием эпитаксиальных слоёв AlGaInP на подложке. Он помещён в стандартный корпус PLCC-4 размерами 3,50 мм × 2,80 мм × 1,85 мм. Устройство предназначено для поверхностного монтажа (SMT) и соответствует автомобильным стандартам качества (AEC-Q101), что делает его пригодным для требовательных применений, таких как автомобильное внутреннее освещение и переключатели. Светодиод излучает глубокий красный цвет с доминирующей длиной волны около 621 нм и обеспечивает очень широкий угол обзора 120°.

1.2 Особенности

• Корпус PLCC-4 (3,50 мм × 2,80 мм × 1,85 мм)
• Чрезвычайно широкий угол обзора (120°)
• Подходит для всех процессов SMT сборки и пайки
• Поставляется на ленте и катушке (2000 шт./катушка)
• Уровень чувствительности к влаге: Уровень 2 (согласно IPC/JEDEC J-STD-020)
• Соответствие директивам RoHS и REACH
• Квалифицирован согласно стресс-тестам AEC-Q101 для автомобильных дискретных полупроводников
• Устойчивость к электростатическому разряду: 2000 В (HBM) с выходом годных >90%

1.3 Применения

• Автомобильное внутреннее освещение (плафоны, лампы для чтения, атмосферная подсветка)
• Переключатели и индикаторные лампы

2. Технические параметры

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts = 25°C, IF = 50 мА)

В следующей таблице приведены основные электрические и оптические параметры, измеренные при прямом токе 50 мА (если не указано иное):

Прямое напряжение измеряется с допуском ±0,1 В, допуск силы света составляет ±10%. Допуск по координатам цвета (доминирующая длина волны) составляет ±0,5 нм.

2.2 Абсолютные максимальные рейтинги

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами абсолютных максимальных рейтингов, указанных ниже. Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению.

2.3 Диапазоны биннинга по прямому напряжению, силе света и доминирующей длине волны

Для обеспечения стабильных характеристик светодиоды сортируются при тестовом токе 50 мА по следующим категориям:

• Бины прямого напряжения (V_F):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), E2 (2,5–2,6 В), F1 (2,6–2,7 В), F2 (2,7–2,8 В).
• Бины силы света (I_V):N1 (1800–2300 мкд), N2 (2300–2800 мкд), O1 (2800–3500 мкд).
• Бины доминирующей длины волны (λ_d):D2 (617,5–620 нм), E1 (620–622,5 нм), E2 (622,5–625 нм).

2.4 Тепловые характеристики

Тепловое сопротивление от перехода до точки пайки (R_{th J-S}) составляет максимум 130 °C/Вт. Правильное управление температурным режимом необходимо для поддержания температуры перехода ниже 120 °C. При повышенных температурах прямое напряжение уменьшается, а сила света падает. Разработчики должны обеспечить adequate теплоотвод, особенно при работе с токами, близкими к максимальному номиналу (70 мА).

3. Эксплуатационные кривые

Типичные оптические и электрические характеристики показаны на следующих рисунках (подробные графики см. в техническом описании):

• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Рис. 1-7):Прямое напряжение нелинейно растёт с током, от примерно 2,20 В при 0 мА до 2,60 В при 150 мА (импульсный режим). При тестовом токе 50 мА V_Fтипично составляет 2,4 В.
• Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока (Рис. 1-8):Относительная сила света увеличивается почти линейно с прямым током до 70 мА. При 70 мА интенсивность примерно на 80% выше, чем при 20 мА.
• Температура пайки в зависимости от относительной интенсивности (Рис. 1-9):При повышении температуры окружающей среды или точки пайки с 20 °C до 120 °C относительная интенсивность снижается примерно на 15%. Для работы при высоких температурах требуется тепловая дерэйтинг.
• Температура пайки в зависимости от прямого тока (Рис. 1-10):Чтобы не превышать максимальную температуру перехода, прямой ток должен быть снижен по мере повышения температуры пайки. При 100 °C максимально допустимый ток составляет примерно 40 мА.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры пайки (Рис. 1-11):Прямое напряжение линейно уменьшается с температурой со скоростью примерно –2 мВ/°C.
• Диаграмма излучения (Рис. 1-12):Устройство демонстрирует диаграмму излучения, близкую к ламбертовской, с широким углом половинной интенсивности 120°, обеспечивая равномерное освещение.
• Прямой ток в зависимости от доминирующей длины волны (Рис. 1-13):При увеличении тока доминирующая длина волны незначительно смещается в более длинноволновую область (красный сдвиг). При 70 мА смещение составляет около +2 нм по сравнению с 10 мА.
• Спектральное распределение (Рис. 1-14):Спектр излучения имеет пик примерно на 621 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) около 20 нм. Цвет — насыщенный красный.

4. Механический корпус

4.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод упакован в корпус PLCC-4 размерами 3,50 мм × 2,80 мм × 1,85 мм. Вид сверху показывает прямоугольную форму с прозрачной силиконовой линзой сверху. Катод и анод обозначены на виде снизу фаской (катод) и маркировочным знаком. Все размеры указаны в миллиметрах с допуском ±0,2 мм, если не указано иное.

4.2 Рекомендуемый рисунок для пайки

Для правильного формирования паяного соединения и отвода тепла приведён рекомендуемый рисунок контактных площадок для проектирования печатной платы. Он состоит из двух прямоугольных площадок (2,40 мм × 1,60 мм) с шагом 4,60 мм между ними. Общую площадь меди следует максимизировать для улучшения тепловых характеристик.

4.3 Идентификация полярности

Катод обозначен небольшой выемкой или фаской на корпусе снизу. Конфигурация выводов: Вывод 1 (анод) и Вывод 2 (катод) на одной стороне, Вывод 3 (анод) и Вывод 4 (катод) на противоположной стороне. Для точной ориентации см. техническое описание.

5. Сборка и пайка

5.1 Профиль оплавления при пайке

Светодиод рассчитан на пайку оплавлением в соответствии со следующим профилем (на основе JEDEC J-STD-020):

Пайка оплавлением не должна проводиться более двух раз. Если интервал между двумя циклами пайки превышает 24 часа, светодиоды необходимо просушить (60 °C, 24 ч) для предотвращения повреждения влагой.

5.2 Ручная пайка

При необходимости ручной пайки используйте паяльник с температурой ниже 300 °C и временем воздействия менее 3 секунд. Разрешена только одна операция ручной пайки.

5.3 Меры предосторожности при обработке и монтаже

• Не оказывайте чрезмерного давления на силиконовую линзу. Используйте соответствующие nozzles для захвата и установки, предназначенные для светодиодов с силиконовой герметизацией.
• Избегайте установки светодиода на деформированные или некомпланарные участки печатной платы.
• После пайки дайте плате постепенно остыть; не принуждайте охлаждение воздухом или жидкостью.
• Не выполняйте изгиб или скручивание печатной платы после пайки.
• Используйте только рекомендованные растворители для очистки (изопропиловый спирт). Ультразвуковая очистка не рекомендуется, так как может повредить светодиод.

6. Упаковка и хранение

6.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются в упаковке типа «лента и катушка» со следующими характеристиками:

• Количество: 2000 штук на катушку.
• Транспортная лента: ширина 8 мм, шаг кармана 4,0 мм, с покровной лентой.
• Катушка: диаметр 330 мм, диаметр ступицы 100 мм, отверстие под шпиндель 13 мм.

6.2 Информация на этикетке

На каждой катушке имеется этикетка с номером детали, номером спецификации, номером партии, кодом бина (для VF, IV, длины волны), количеством и кодом даты.

6.3 Влагозащитный пакет и условия хранения

Светодиоды герметично упакованы во влагозащитный пакет (MBB) с осушителем. Условия хранения:

7. Тестирование надёжности

7.1 Виды испытаний и условия

Светодиод прошёл следующие испытания на надёжность в соответствии с указанными стандартами. Каждое испытание проводилось на 20 образцах с критериями приёмки 0 отказов (0/1).

7.2 Критерии отказа

Устройство считается отказавшим, если после испытания оно превышает следующие пределы:

• Прямое напряжение при 50 мА: > 1,1 × верхний предел спецификации (U.S.L.)
• Обратный ток при 5 В: > 2,0 × U.S.L.
• Световой поток при 50 мА:<0,7 × нижний предел спецификации (L.S.L.)

8. Рекомендации по проектированию применения

Для достижения оптимальной производительности и надёжности следует соблюдать следующие правила проектирования:

• Ограничение тока:Последовательный резистор обязателен для ограничения прямого тока не более 70 мА. Даже небольшое изменение напряжения питания может вызвать значительное изменение тока из-за крутой ВАХ.
• Защита от обратного напряжения:Максимальное обратное напряжение светодиода составляет всего 5 В. Убедитесь, что схема не подаёт обратное смещение во время работы или переходных процессов.
• Тепловое управление:При 50 мА рассеиваемая мощность составляет около 120 мВт (типичное V_F2,4 В). При тепловом сопротивлении 130 °C/Вт повышение температуры перехода составляет 15,6 °C выше температуры точки пайки. Для высоких температур окружающей среды соответственно снижайте ток.
• Защита от ESD:Хотя светодиод выдерживает 2000 В HBM, рекомендуется использовать устройства защиты от ESD (например, стабилитроны) в схеме, если система подвержена электростатическим разрядам.
• Химическая совместимость:Избегайте использования материалов, содержащих серу, бром, хлор или летучие органические соединения (ЛОС), которые могут выделять газы и повреждать силиконовую герметизацию. Концентрация серы в окружающей среде не должна превышать 100 ppm, а галогенов (Br, Cl) — отдельно ниже 900 ppm, суммарно ниже 1500 ppm.
• Очистка:При необходимости очистки после пайки используйте изопропиловый спирт. Не применяйте ультразвуковую очистку, так как это может привести к повреждению проволочных соединений.

9. Сравнительные преимущества

По сравнению со стандартными красными светодиодами аналогичного размера корпуса это устройство обладает рядом явных преимуществ:

• Широкий угол обзора:120° (против типичных 60°–90°) делает его идеальным для равномерного освещения салона.
• Высокая яркость:До 3500 мкд при 50 мА позволяет использовать в приложениях, видимых при дневном свете.
• Автомобильная квалификация:Соответствие AEC-Q101 гарантирует устойчивость в суровых автомобильных условиях (экстремальные температуры, вибрация, высокая влажность).
• Низкое тепловое сопротивление:130 °C/Вт является конкурентоспособным для пластикового корпуса, что позволяет работать при более высоком токе с правильным теплоотводом.
• Узкий допуск по длине волны:Биннинг с шагом 2,5 нм обеспечивает стабильность цвета для индикаторов переключателей.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Вопрос: Каков максимальный непрерывный прямой ток?Ответ: Абсолютный максимум составляет 70 мА. Для надёжной долгосрочной работы рекомендуется не превышать 60 мА в условиях высоких температур.
2. Вопрос: Можно ли управлять светодиодом без резистора?Ответ: Нет. Токоограничивающий резистор необходим для предотвращения теплового разгона. Даже источник постоянного напряжения не рекомендуется, поскольку V_Fизменяется с температурой.
3. Вопрос: Как хранить неиспользованные светодиоды?Ответ: Храните их в невскрытом влагозащитном пакете при температуре ≤30 °C и влажности ≤75% отн. вл. После вскрытия используйте в течение 24 часов или просушите перед сборкой.
4. Вопрос: В чём разница между доминирующей длиной волны и пиковой длиной волны?Ответ: Доминирующая длина волны — это цвет, воспринимаемый человеком (для красных светодиодов она обычно близка к пиковой). Доминирующая длина волны измеряется в соответствии со стандартами CIE; для данного продукта она находится в диапазоне от 617,5 до 625 нм.
5. Вопрос: Можно ли использовать этот светодиод для наружного автомобильного освещения?Ответ: Это устройство предназначено для внутреннего применения. Для наружного использования (например, задние фонари) могут потребоваться дополнительные испытания на воздействие окружающей среды (УФ, попадание воды).
6. Вопрос: Почему силиконовая линза мягкая?Ответ: Силикон выбран из-за его превосходного светопропускания и термостойкости. Однако он мягче эпоксидной смолы; избегайте прикосновения к линзе острыми предметами.

11. Практические примеры применения

Пример 1: Автомобильный плафон

Один светодиод может заменить традиционную лампу накаливания в плафоне. При токе 50 мА светодиод обеспечивает ~2,9 кд, что достаточно для освещения небольшого салона автомобиля. Широкий угол обзора обеспечивает равномерное распределение света. Резистор 18 Ом (для напряжения питания 12 В) ограничивает ток до ~50 мА при типичном V_F2,4 В. Светодиод можно установить на печатную плату с алюминиевым основанием (MCPCB) для отвода тепла.

Пример 2: Подсветка переключателя

Для кнопочного переключателя светодиод можно разместить за полупрозрачной кнопкой. При меньшем рабочем токе (20 мА) интенсивность (~1,5 кд) достаточна для индикации. Это снижает энергопотребление и тепловыделение. Небольшой корпус PLCC-4 хорошо подходит для стандартных печатных плат FR4.

12. Принцип работы

Светодиод представляет собой полупроводниковый источник света на основе системы материалов AlGaInP (алюминий-галлий-индий-фосфид). При подаче прямого смещения на p-n-переход электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света) с длиной волны, определяемой шириной запрещённой зоны соединения AlGaInP. Тщательно контролируя состав, излучение настраивается на красную часть спектра (~621 нм). Корпус PLCC-4 использует прозрачную силиконовую линзу для увеличения светоотдачи и обеспечения широкой диаграммы излучения.

13. Тенденции развития

Тенденция в автомобильном внутреннем освещении направлена на более высокую эффективность, меньшие корпуса и лучшую стабильность цвета. Будущие разработки могут включать:

- Интеграция нескольких светодиодов в одном корпусе для RGB-решений или регулируемого белого света.

- Улучшенное тепловое сопротивление за счёт передовых конструкций корпусов (например, использование металлических выводных рамок или керамических подложек).

- Более высокие уровни яркости для обеспечения дисплеев, читаемых при дневном свете.

- Более строгие допуски по биннингу, требуемые адаптивными системами освещения.

- Повышенное использование светодиодов в человеко-центрированном освещении (HCL) для управления атмосферой.

Данный продукт, благодаря своей квалификации AEC-Q101 и широкоугольному излучению, хорошо подходит для следующего поколения автомобильного внутреннего освещения.