Светодиод оранжевый PLCC2 2.2x1.4x1.3 мм - Прямое напряжение 1.8 В - Мощность 69 мВт - Доминантная длина волны 605 нм - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

RF-AURB14TS-AA-B — это высокопроизводительный поверхностно-монтируемый светодиод в корпусе PLCC2, предназначенный для требовательных автомобильных и промышленных применений. Устройство использует передовую эпитаксиальную технологию AlGaInP (алюминий-галлий-индий-фосфид) на подложке для генерации насыщенного оранжевого света с доминантной длиной волны 605 нм. Компактный корпус размером 2,2 мм × 1,4 мм × 1,3 мм подходит для конструкций с ограниченным пространством, обеспечивая отличный отвод тепла через нижнюю термоподушку.

Ключевые особенности включают чрезвычайно широкий угол обзора 120°, совместимость со всеми процессами SMT-сборки и соответствие директивам RoHS и REACH. План квалификационных испытаний продукта основан на стандарте AEC-Q101 «Стресс-тесты для автомобильных дискретных полупроводников», что гарантирует высокую надежность в жестких условиях. Уровень чувствительности к влаге — уровень 2, требующий осторожного обращения после вскрытия герметичной упаковки.

1.1 Особенности

• Стандартный корпус PLCC2 для удобного автоматического монтажа
• Чрезвычайно широкий угол обзора 120° для равномерного распределения света
• Подходит для всех процессов SMT-сборки и пайки (оплавление, волна, ручная пайка)
• Поставляется на ленте и катушке для автоматизированного производства
• Уровень чувствительности к влаге: уровень 2 (по J-STD-033)
• Соответствует экологическим стандартам RoHS и REACH
• Квалифицирован по стандарту AEC-Q101 для автомобильных применений

1.2 Применения

Основное применение: внутреннее освещение автомобиля, включая индикаторы приборной панели, подсветку информационно-развлекательных систем, светодиодные ленты ambient и подсветку кнопок. Широкий угол обзора и высокая сила света (до 120 мкд при 5 мА) обеспечивают отличную видимость и эстетическую привлекательность в салоне автомобиля.

2. Технические параметры

Все электрические и оптические характеристики измерены при температуре пайки 25°C, если не указано иное. Светодиод предназначен для работы при прямом токе 5 мА в типовых применениях, с абсолютным максимальным значением 30 мА постоянного тока.

Прямое напряжение этого светодиода относительно низкое по сравнению с конкурирующими технологиями: типичное значение 1,8 В при 5 мА. Это низкое напряжение позволяет напрямую подключать светодиод к низковольтным шинам питания и снижает рассеиваемую мощность в самом светодиоде. Обратный ток ограничен 10 мкА при обратном напряжении 5 В, что обеспечивает пренебрежимо малую утечку при обратной полярности.

Сила света разделена на бины от 65 до 120 мкд при 5 мА, что дает три градации яркости (F1, F2, G1). Доминантная длина волны жестко контролируется в диапазоне 7,5 нм (602,5–610 нм) с центром 605 нм, что соответствует насыщенному оранжевому оттенку. Широкий угол обзора 120° делает светодиод идеальным для применений, требующих освещения большой площади без горячих точек.

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры не должны превышаться во время работы. Светодиод выдерживает пиковый прямой ток 100 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 10 мс, что полезно для мультиплексных схем управления. Предельная температура перехода 120°C требует правильного теплового управления; тепловое сопротивление (переход-контактная площадка) составляет максимум 300°C/Вт, поэтому при рассеиваемой мощности 69 мВт повышение температуры относительно точки пайки составляет примерно 20,7°C. Это позволяет светодиоду безопасно работать даже при повышенной температуре окружающей среды до 100°C.

3. Система бинов для прямого напряжения, силы света и доминантной длины волны

Для обеспечения стабильных оптических и электрических характеристик этот светодиод сортируется по бинам на основе прямого напряжения, силы света и доминантной длины волны. Система бинов позволяет заказчикам выбирать компоненты с плотно согласованными характеристиками для равномерного освещения в многодиодных применениях.

3.1 Бины прямого напряжения (при IF=5мА)

Прямое напряжение разделено на шесть бинов: A2 (1,7–1,8 В), B1 (1,8–1,9 В), B2 (1,9–2,0 В), C1 (2,0–2,1 В), C2 (2,1–2,2 В) и D1 (2,2–2,3 В). Типичное напряжение 1,8 В соответствует бину B1. Выбор узкого бина напряжения снижает разброс тока при параллельном включении светодиодов.

3.2 Бины силы света (при IF=5мА)

Определены три бина яркости: F1 (65–80 мкд), F2 (80–100 мкд) и G1 (100–120 мкд). Типичное значение 100 мкд находится на границе бинов F2 и G1. Для максимальной яркости выбирайте G1; для бюджетных применений может быть достаточно F1.

3.3 Бины доминантной длины волны (при IF=5мА)

Три бина длины волны охватывают оранжевый спектр: A2 (602,5–605 нм), B1 (605–607,5 нм) и B2 (607,5–610 нм). Типичное значение 605 нм является нижней границей бина B1. Жесткий контроль длины волны обеспечивает согласованность цвета между производственными партиями.

4. Анализ рабочих характеристик

Типовые кривые оптических характеристик, приведенные в даташите, дают представление о поведении светодиода при различных рабочих условиях. Понимание этих кривых критически важно для правильного проектирования схемы и теплового управления.

4.1 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (I-V характеристика)

Рисунок 1-6 показывает экспоненциальную зависимость, типичную для светодиодов. При 1,5 В ток пренебрежимо мал; при 1,7 В ток резко возрастает до примерно 2 мА; при 1,9 В ток достигает примерно 10 мА. Этот крутой наклон подчеркивает необходимость регулировки тока, а не напряжения. Небольшое изменение напряжения (0,2 В) может вызвать пятикратное изменение тока, что потенциально может превысить предельно допустимые параметры.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Рисунок 1-7 иллюстрирует почти линейную зависимость между прямым током и относительной светоотдачей до 8 мА. Удвоение тока с 2 мА до 4 мА примерно удваивает светоотдачу. При токе выше 5 мА кривая начинает слегка насыщаться, что указывает на максимальную эффективность при умеренных токах.

4.3 Влияние температуры на светоотдачу и прямое напряжение

Рисунок 1-8 показывает, что при повышении температуры пайки от комнатной до 120°C относительный световой поток падает примерно на 40%. Этот тепловой спад характерен для светодиодов на основе AlGaInP и должен учитываться в высокотемпературных средах, таких как салон автомобиля. Рисунок 1-10 показывает, что прямое напряжение линейно уменьшается с температурой (около -2 мВ/°C). Этот отрицательный температурный коэффициент помогает снизить рассеиваемую мощность при высоких температурах, но также требует тщательного ограничения тока.

4.4 Максимальный прямой ток в зависимости от температуры пайки

Рисунок 1-9 представляет кривую снижения номиналов: при температуре пайки 25°C максимальный прямой ток составляет 30 мА; при 100°C он уменьшается примерно до 12 мА. Это снижение гарантирует, что температура перехода никогда не превысит 120°C. Разработчики должны использовать эту кривую для определения безопасного рабочего тока при ожидаемой температуре окружающей среды.

4.5 Диаграмма направленности и спектр

Диаграмма направленности (Рисунок 1-11) подтверждает широкую ламбертову диаграмму излучения с половинным углом ±60°. Спектр (Рисунок 1-13) показывает узкий пик излучения около 605 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) примерно 20 нм, что обеспечивает чистый оранжевый цвет.

5. Механические размеры и упаковка

5.1 Габариты корпуса

Корпус светодиода выполнен в стандартном формате PLCC2: 2,2 мм × 1,4 мм × 1,3 мм (Д×Ш×В). На виде сверху показано прямоугольное оптическое окно; на виде сбоку видна толщина корпуса. На виде снизу указаны два контакта анода/катода и центральная термоподушка. Полярность обозначена выемкой на корпусе (см. Рисунок 1-4). Рекомендуемый рисунок для пайки (Рисунок 1-5) включает увеличенные медные площадки для отвода тепла и правильного выравнивания.

5.2 Упаковка на ленте и катушке

Компоненты поставляются в несущей ленте шириной 8 мм на катушках диаметром 178 мм по 3000 шт. на катушку. Размеры несущей ленты (A0 = 1,50 мм, B0 = 2,35 мм, K0 = 1,48 мм) обеспечивают надежное удержание карманов. Катушка имеет диаметр ступицы 60 мм и общую толщину 13 мм. Каждая катушка запаяна во влагозащитный пакет с осушителем и индикатором влажности. Условия хранения: температура ≤30°C, влажность ≤60% RH. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 24 часов; в противном случае рекомендуется сушка при 60±5°C не менее 24 часов.

6. Руководство по пайке оплавлением SMT

Правильная пайка необходима для сохранения надежности светодиода. Рекомендуемый профиль оплавления соответствует JEDEC J-STD-020 с пиковой температурой 260°C (макс.). Зона предварительного нагрева (150–200°C) должна длиться 60–120 секунд. Время выше 217°C не должно превышать 60 секунд, при этом пиковая температура удерживается не более 10 секунд. Скорость охлаждения не должна превышать 6°C/с. Допускаются два цикла оплавления при условии, что интервал между ними менее 24 часов; в противном случае чувствительность к влаге может ухудшиться.

Ручная пайка допускается при температуре жала ниже 300°C не более 3 секунд на соединение, разрешается только одна перепайка. Ремонтные работы с использованием двустороннего паяльника должны проверяться на отсутствие повреждений светодиода. Силиконовое инкапсулирование мягкое; избегайте механического давления на линзу во время пайки или обращения. Не деформируйте печатную плату после пайки и не применяйте быстрое охлаждение.

7. Испытания на надежность и квалификация

Светодиод прошел обширные квалификационные испытания на основе стандартов AEC-Q101. В таблице 2-3 перечислены пять ключевых тестов: оплавление (260°C, 10 с, 2 цикла), предварительная подготовка MSL2 (85°C/60%RH, 168 ч), термоудар (-40°C до 125°C, выдержка 15 мин, 1000 циклов), испытание на срок службы (Ta=105°C, IF=5мА, 1000 ч) и испытание на срок службы при высокой температуре и влажности (85°C/85%RH, IF=5мА, 1000 ч). Все тесты допускают ноль отказов из 20 образцов. Критерии годности: изменение прямого напряжения ≤1,1× USL, обратный ток ≤2,0× USL, сила света ≥0,7× LSL.

8. Меры предосторожности при обращении и рекомендации по проектированию

Для обеспечения длительной надежности необходимо соблюдать следующие меры предосторожности при проектировании и обращении:

• Контроль серы и галогенов:Содержание серы в окружающей среде и совместимых материалах не должно превышать 100 ppm. Содержание брома и хлора должно быть ниже 900 ppm каждое, а их суммарное содержание — ниже 1500 ppm. Летучие органические соединения (VOC) могут проникать в силиконовую оболочку и вызывать обесцвечивание; поэтому клеи и компаунды следует проверять на совместимость по газовыделению.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Светодиод рассчитан на 2000 В HBM с выходом годных >90%, однако обязательна работа в зонах, защищенных от ESD. Используйте заземленные рабочие места, ионизаторы и токопроводящие инструменты.
• Регулировка тока:Всегда используйте токоограничивающий резистор или драйвер с постоянным током. Не превышайте 30 мА постоянного тока. При импульсном режиме соблюдайте ограничения по скважности.
• Тепловое управление:Обеспечьте достаточную площадь меди и тепловые переходы под контактной площадкой светодиода. Температура перехода не должна превышать 120°C. Учитывайте снижение номиналов при высокой температуре окружающей среды в соответствии с рисунком 1-9.
• Очистка:При необходимости очистки используйте изопропиловый спирт. Не применяйте ультразвуковую очистку, так как она может повредить проволочные выводы светодиода.
• Хранение:Соблюдайте условия хранения для влагочувствительных компонентов. Сушка обязательна, если индикатор влажности показывает >30% RH или время воздействия превышает 24 часа.

9. Сравнение технологий: AlGaInP против других технологий светодиодов

RF-AURB14TS-AA-B использует материал AlGaInP на подложке (вероятно, GaAs), что обеспечивает высокую эффективность в красно-оранжево-желтом спектре. По сравнению со светодиодами на основе InGaN для синего/зеленого излучения, AlGaInP имеет очень низкое прямое напряжение (типичное 1,8 В против 2,8–3,2 В для InGaN), что позволяет напрямую работать от батареи. Однако AlGaInP имеет более сильный тепловой спад, поэтому снижение номиналов обязательно. Корпус PLCC2 широко применяется в автомобильных приложениях благодаря малому размеру и совместимости с автоматизированной сборкой.

10. Пример применения: внутреннее ambient-освещение автомобиля

Рассмотрим светодиодную ленту для подсветки приборной панели, требующую 10 оранжевых светодиодов с равномерной яркостью. Использование бина яркости G1 (100–120 мкд) и бина длины волны B1 (605–607,5 нм) обеспечивает жесткое согласование цвета и яркости. Светодиоды работают при токе 5 мА через ИС с постоянным током. Резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом, компенсирует разброс прямого напряжения. Тепловой анализ показывает, что при 5 мА и температуре окружающей среды 25°C повышение температуры перехода составляет всего около 4,5°C (0,009 Вт × 300°C/Вт = 2,7°C плюс запас по температуре окружающей среды), что значительно ниже безопасного предела. Широкий угол обзора 120° обеспечивает равномерное освещение без видимых горячих точек.

11. Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Могу ли я подать на этот светодиод ток 20 мА напрямую от источника 3,3 В без резистора?
Ответ: Нет. Прямое напряжение при 20 мА составляет примерно 2,0 В (см. I-V характеристику). Источник 3,3 В вызовет чрезмерный ток (более 30 мА) и повредит светодиод. Всегда используйте токоограничивающий резистор (например, (3,3–2,0)/0,02 = 65 Ом) или драйвер с постоянным током.

Вопрос 2: Каков типичный срок службы этого светодиода?
Ответ: Исходя из испытаний на срок службы по AEC-Q101 при 105°C и 5 мА в течение 1000 часов с нулевыми отказами, экстраполированный срок службы составляет, как правило, >50 000 часов при более низких температурах. Фактический срок службы зависит от условий эксплуатации.

Вопрос 3: Можно ли подключать несколько светодиодов параллельно без индивидуальных резисторов?
Ответ: Не рекомендуется, поскольку разброс прямого напряжения приводит к неравномерному распределению тока. Если параллельное включение необходимо, выбирайте светодиоды из одного бина напряжения и добавьте небольшие балансировочные резисторы (например, 10 Ом) в каждую ветвь.

Вопрос 4: Каков минимальный ток для видимого светового потока?
Ответ: Даже при 0,5 мА светодиод излучает заметный оранжевый свет благодаря высокой эффективности. Минимальный рекомендуемый рабочий ток — 1 мА для обеспечения стабильного цвета.

12. Принцип работы светодиодов AlGaInP

AlGaInP — это прямозонный полупроводниковый материал из группы III-V. Активный слой состоит из квантово-размерной структуры, выращенной на согласованной по решетке подложке GaAs (или с прозрачной подложкой для улучшения вывода света). При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют с излучением, испуская фотоны с энергией, соответствующей ширине запрещенной зоны. Регулируя доли алюминия и галлия, можно настроить длину волны излучения от примерно 560 нм (желто-зеленый) до 650 нм (глубокий красный). Для этого оранжевого светодиода состав обеспечивает пиковую длину волны около 605 нм. Материальная система AlGaInP обладает высокой внутренней квантовой эффективностью и низким удельным сопротивлением, что приводит к низкому прямому напряжению.

13. Тенденции развития в автомобильной упаковке светодиодов

Тенденция отрасли направлена на уменьшение корпусов с более высокой надежностью и более строгим контролем цвета. PLCC2 остается популярным для приложений средней мощности, в то время как для более высокой плотности мощности появляются корпуса CSP (chip-scale package) и EMC. Однако для автомобильного внутреннего освещения, где важны стоимость и надежность, PLCC2 продолжает широко использоваться. Будущие разработки включают улучшенные тепловые характеристики за счет использования усовершенствованных материалов подложки (например, AlN) и более жесткое разделение на бины длины волны для удовлетворения требований многодиодных систем с минимальным отклонением цвета.