Техническая спецификация PLCC-2 Красный светодиод - Угол обзора 120° - 3550 мкд при 50 мА - 2.2 В - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного красного светодиода для поверхностного монтажа в корпусе PLCC-2. Устройство разработано в первую очередь для требовательных применений в автомобильном интерьере, предлагая сочетание высокой световой отдачи, широкого угла обзора и надежности. Его ключевые преимущества включают соответствие строгим автомобильным стандартам, таким как AEC-Q102, отличную устойчивость к сере (Класс A1), а также соответствие экологическим директивам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов. Целевой рынок — автомобильная электроника, в частности, интерьерное освещение салона, подсветка переключателей и другие индикаторные функции, где надежность и стабильная работа в жестких условиях имеют первостепенное значение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Ключевые показатели производительности светодиода определены при стандартных условиях испытаний. Типичное прямое напряжение (V_F) составляет 2.20 В при прямом токе (I_F) 50 мА, с указанным диапазоном от 1.75 В (мин.) до 2.75 В (макс.). Сила света (I_V) составляет 3550 милликандел (мкд) типично при тех же условиях 50 мА, с минимумом 2800 мкд и максимумом 5600 мкд. Доминирующая длина волны (λ_d) составляет 615 нм, определяя красный цвет, с допуском ±1 нм. Устройство имеет очень широкий угол обзора 120 градусов (φ), обеспечивая хорошую видимость с боковых позиций. Абсолютный максимальный прямой ток составляет 70 мА, устройство не предназначено для работы при обратном напряжении.

2.2 Тепловые и надежностные характеристики

Теплоотвод критически важен для долговечности светодиода. Тепловое сопротивление переход-пайка (R_{th JS}) имеет два значения: 85 К/Вт (типичное, реальное) и 60 К/Вт (типичное, электрическое). Максимально допустимая температура перехода (T_J) составляет 125°C, в то время как рабочий диапазон температур (T_opr) составляет от -40°C до +110°C. Устройство выдерживает температуру пайки оплавлением 260°C до 30 секунд. Для защиты от электростатического разряда (ESD) оно рассчитано на 2 кВ (модель человеческого тела). Рассеиваемая мощность (P_d) ограничена 192 мВт.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам.

3.1 Биннинг по силе света

Сила света классифицируется по подробной буквенно-цифровой структуре бинов. Бины варьируются от L1 (11.2-14 мкд) до высокоэффективных, таких как GA (18000-22400 мкд). Конкретное устройство, описанное в данной спецификации, с типичным значением 3550 мкд, попадает в бин CA (2800-3550 мкд). Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты с жестко контролируемыми уровнями яркости для равномерного освещения.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет, также разбивается на бины. Бины определяются четырехзначными кодами, представляющими минимальную и максимальную длину волны в нанометрах. Например, бин '1215' охватывает длины волн от 612 нм до 615 нм. Типичная длина волны устройства 615 нм помещает его в бин '1518' (615-618 нм) или, возможно, в бин '1215', в зависимости от конкретной производственной партии. Этот точный биннинг критически важен для применений, требующих определенных цветовых точек или смешения цветов.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая)

Представленный график показывает зависимость прямого тока от прямого напряжения при 25°C. Кривая характерна для диода, показывая экспоненциальный рост тока после превышения порогового прямого напряжения (около 1.7 В для данного светодиода). Эта кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока, обеспечивающей стабильную работу.

4.2 Тепловые характеристики

Несколько графиков иллюстрируют изменение характеристик в зависимости от температуры. ГрафикОтносительная сила света в зависимости от температуры переходапоказывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры, что типично для светодиодов. ГрафикОтносительное прямое напряжение в зависимости от температуры переходадемонстрирует, что V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент, линейно уменьшаясь с ростом температуры. ГрафикиДоминирующая длина волны в зависимости от температуры переходаиОтносительная длина волны в зависимости от температуры переходапоказывают небольшое смещение длины волны (обычно на несколько нанометров) с температурой, что важно для цветокритичных применений.

4.3 Спектральное распределение и диаграмма направленности

ГрафикОтносительное спектральное распределениеподтверждает монохроматический красный выход с пиком около 615 нм и очень малым излучением в других частях спектра.Типичная диаграмма направленности излучения(не полностью детализирована в отрывке) обычно показывает пространственное распределение света, иллюстрируя угол обзора 120°, при котором интенсивность падает до половины пикового значения.

4.4 Снижение номинальных параметров и импульсные режимы

КриваяСнижения прямого токакритически важна для надежности. Она показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры контактной площадки (T_S). Например, при T_S110°C максимальный I_Fснижается до 55 мА. ГрафикДопустимая импульсная нагрузочная способностьопределяет максимально допустимый непериодический или периодический импульсный ток для различных длительностей импульса (t_p) и скважностей (D), что полезно для ШИМ-диммирования или переходных условий.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод использует стандартный корпус для поверхностного монтажа PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Точные механические размеры (длина, ширина, высота) указаны в разделе 7 спецификации, но не приведены в отрывке. Этот тип корпуса широко используется и позволяет осуществлять автоматический монтаж. Устройство имеет четкую маркировку анода и катода для правильной ориентации на печатной плате. Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения и теплоотвода во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство подходит для процессов пайки оплавлением. Указанный профиль допускает пиковую температуру 260°C максимум в течение 30 секунд. Разработчики должны строго соблюдать этот профиль, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса или полупроводникового кристалла. Меры предосторожности при использовании, вероятно, включают стандартные процедуры обращения для избежания механических нагрузок на выводы, защиту от влаги (уровень MSL 2) и предотвращение чрезмерного электростатического разряда. Правильные условия хранения соответствуют указанному диапазону температур хранения от -40°C до +110°C в сухой среде.

7. Упаковка и информация для заказа

Артикул данного устройства — 57-21R-UR0501H-AM. Информация для заказа и детали упаковки (например, спецификации на ленте и катушке, количество на катушке) приведены в разделах 6 и 10 спецификации. Структура артикула может кодировать информацию, такую как цвет (R для красного), тип корпуса и, возможно, коды бинов, позволяя точно заказывать требуемый класс производительности.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение —освещение салона автомобиля. Это включает подсветку приборной панели, фоновое освещение ниши для ног, подсветку кнопок управления и переключателей, а также индикаторы состояния на центральной консоли. Его квалификация AEC-Q102 и устойчивость к сере делают его особенно подходящим для суровых условий внутри автомобиля, которые могут включать высокие температуры, тепловые циклы и воздействие коррозионных газов.

8.2 Вопросы проектирования

При проектировании с использованием данного светодиода инженеры должны учитывать несколько факторов:
1. Управление током:Рекомендуется использовать драйвер постоянного тока для поддержания стабильного светового потока, так как яркость светодиода является функцией тока, а не напряжения. Схема должна ограничивать I_Fдо 50 мА для типичной работы и никогда не превышать 70 мА.
2. Теплоотвод:Разводка печатной платы должна способствовать отводу тепла от контактных площадок, чтобы предотвратить превышение температуры перехода 125°C, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды. Рекомендуется использовать рекомендуемую конфигурацию площадок и, возможно, тепловые переходные отверстия.
3. Защита от ESD:Хотя устройство рассчитано на 2 кВ HBM, реализация базовой защиты от ESD на входных линиях является хорошей практикой, особенно во время монтажа и сборки.
4. Оптическое проектирование:Угол обзора 120° обеспечивает широкое излучение. Для фокусированного света могут потребоваться вторичная оптика (линзы).

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными коммерческими светодиодами, ключевыми отличиями данного устройства являются его сертификаты надежности автомобильного класса. Квалификация AEC-Q102 включает набор строгих испытаний на работу при высоких температурах, термоудар, влагостойкость и долговечность. Рейтинг устойчивости к сере Класса A1 указывает на превосходную устойчивость к атмосфере, содержащей серу, что является распространенной причиной отказов в автомобильной среде из-за определенных резиновых и смазочных материалов. Широкий рабочий диапазон температур (-40°C до +110°C) превышает таковой у типичных потребительских светодиодов, обеспечивая функциональность во всех климатических условиях, с которыми может столкнуться автомобиль.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 3.3 В?
А: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.2 В, но оно может быть и 1.75 В. Подключение его напрямую к источнику 3.3 В без токоограничивающего резистора или драйвера вызовет чрезмерный ток, потенциально превышающий абсолютный максимальный рейтинг 70 мА и разрушающий светодиод. Обязательно использование последовательного резистора или драйвера постоянного тока.

В: Как изменится световой поток, если я буду питать его током 30 мА вместо 50 мА?
А: Ссылаясь на графикОтносительная сила света в зависимости от прямого тока, выход не пропорционален току линейно. При 30 мА относительная интенсивность составляет примерно 0.6 (или 60%) от значения при 50 мА. Следовательно, сила света будет примерно 2130 мкд (0.6 * 3550 мкд).

В: Подходит ли этот светодиод для ШИМ-диммирования?
А: Да, светодиоды идеально подходят для ШИМ-диммирования. Следует обратиться к графикуДопустимая импульсная нагрузочная способность, чтобы убедиться, что выбранный пиковый ток, длительность импульса и скважность находятся в пределах безопасных рабочих ограничений. Как правило, для частот диммирования выше 100 Гц график допускает импульсные токи выше максимального постоянного тока, но средняя мощность все равно должна контролироваться.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование подсветки автомобильного переключателя.Разработчику необходимо осветить ряд из 5 кнопочных переключателей на центральной консоли. Каждому переключателю требуется равномерное, неяркое красное освещение. Разработчик выбирает этот светодиод из-за его надежности. Используя автомобильное питание 12 В, проектируется схема, в которой каждый светодиод управляется отдельным стабилизатором постоянного тока, установленным на 50 мА. Светодиоды размещаются на печатной плате за световодом для равномерного распределения луча с углом 120° по иконке переключателя. Тепловой анализ подтверждает, что в худшем случае температуры салона 85°C температура контактной площадки остается ниже 100°C, удерживая прямой ток в пределах сниженного лимита с графика, что обеспечивает долгосрочную надежность.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых при изготовлении светодиодного кристалла. В данном красном светодиоде обычно используются такие материалы, как арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) или аналогичные соединения для получения фотонов с длиной волны около 615 нм, которые человеческий глаз воспринимает как красный.

13. Тенденции и развитие технологий

Тенденция в автомобильном светодиодном освещении направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), что снижает энергопотребление и тепловую нагрузку. Также наблюдается переход к корпусам меньшего размера с более высокой плотностью мощности, что позволяет создавать более компактные и стильные дизайны. Кроме того, интеграция управляющей электроники непосредственно в корпус светодиода (например, драйверы светодиодов, схемы защиты) становится все более распространенной, упрощая системное проектирование для инженеров. Спрос на еще более широкую цветовую гамму и более высокий индекс цветопередачи (CRI) для интерьерного освещения также стимулирует развитие технологий люминофоров и многокристальных конструкций, хотя данное конкретное устройство является монохроматическим красным светодиодом. Стандарты надежности продолжают развиваться с требованиями к более длительному сроку службы и тестированием на новые факторы окружающей среды.