Спецификация белого светодиода 3.5x2.8x1.84 мм, 3.1 В, 30 мА, 91 мВт, корпус PLCC2

1. Обзор продукта

Этот белый светодиод изготовлен с использованием синего кристалла в сочетании с люминофором для получения белого света. Он помещен в компактный корпус PLCC2 размером 3,50 мм x 2,80 мм x 1,84 мм (длина x ширина x высота). Устройство предназначено для общего освещения, особенно для автомобильного внутреннего освещения и переключателей, и соответствует квалификационным требованиям испытаний AEC-Q101 для автомобильных дискретных полупроводников. Ключевые особенности: очень широкий угол обзора, пригодность для всех процессов сборки SMT и пайки, а также упаковка в ленте и катушке. Уровень чувствительности к влаге — Уровень 2 по стандартам JEDEC, компонент соответствует требованиям RoHS и REACH.

2. Анализ технических параметров

2.1 Оптические и электрические характеристики (Ts=25°C)

При испытательном токе 3 мА прямое напряжение (VF) составляет от 2,5 до 3,1 В, с типовыми значениями около 2,7–3,1 В. Обратный ток (IR) при VR=5 В не превышает 10 мкА, что обеспечивает низкие утечки. Сила света (IV) при 3 мА составляет от 23 до 53 мкд в зависимости от бина. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 120 градусов, обеспечивая широкое рассеивание света. Тепловое сопротивление от перехода до точки пайки (RTHJ-S) не превышает 300 °C/Вт.

2.2 Предельно допустимые параметры

Устройство выдерживает рассеиваемую мощность (PD) до 91 мВт. Максимальный постоянный прямой ток — 30 мА, при этом пиковый прямой ток (рабочий цикл 1/10, импульс 10 мс) может достигать 100 мА. Обратное напряжение ограничено 5 В. Стойкость к электростатическому разряду (HBM) — 2000 В. Диапазон рабочих температур и хранения от -40°C до +100°C, максимальная температура перехода 120°C. Разработчики должны обеспечить, чтобы рассеиваемая мощность не превышала предельно допустимого значения, и ограничивать ток с помощью соответствующих резисторов для предотвращения теплового разгона.

3. Система сортировки по бинам

3.1 Бины прямого напряжения и силы света (IF=3 мА)

Светодиод сортируется по бинам прямого напряжения и силы света. Бины напряжения: E2 (2,5-2,6 В), F1 (2,6-2,7 В), F2 (2,7-2,8 В), G1 (2,8-2,9 В), G2 (2,9-3,0 В), H1 (3,0-3,1 В). Бины силы света: C20 (23-28 мкд), D10 (28-35 мкд), D20 (35-43 мкд), E10 (43-53 мкд). Такая сортировка позволяет клиентам выбирать светодиоды с согласованными электрическими и оптическими характеристиками для своих конкретных применений.

3.2 Сортировка по цветности

Светодиод также сортируется по координатам цветности на основе CIE 1931 (x,y). Определены четыре основных бина: M02, M03, P02, P03. Каждый бин имеет прямоугольную область в диаграмме цветности, что обеспечивает согласованность цвета. Например, M02 охватывает x=0,2766-0,2866, y=0,2397-0,2477; M03: x=0,2857-0,2957, y=0,2557-0,2637; P02: x=0,2674-0,2820, y=0,2317-0,2397; P03: x=0,2766-0,2911, y=0,2477-0,2557. Эти бины соответствуют белому свету с коррелированной цветовой температурой в диапазоне от теплого до нейтрального белого.

4. Анализ кривых характеристик

4.1 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (ВАХ)

Типовая вольт-амперная характеристика (Рис. 1-7) показывает экспоненциальный рост: при 2,5 В ток близок к нулю, увеличиваясь до примерно 5 мА при 2,7 В, 15 мА при 2,9 В и 30 мА при 3,1 В. Эта кривая важна для проектирования схем управления, так как небольшие изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Рекомендуется последовательный резистор для стабилизации тока.

4.2 Зависимость относительной интенсивности от прямого тока

Относительная сила света увеличивается с прямым током нелинейно (Рис. 1-8). При 3 мА интенсивность составляет примерно 100%; при 1 мА падает до ~40%; при 5 мА достигает ~170%. Работа при более высоких токах увеличивает яркость, но также выделяет больше тепла, поэтому управление температурой критически важно.

4.3 Температурная зависимость

Рисунки 1-9 – 1-11 показывают влияние температуры пайки (Ts) на характеристики. Относительная интенсивность немного снижается с повышением температуры: при 100°C интенсивность падает до ~90% от значения при 25°C. Максимальный прямой ток должен быть снижен с ростом температуры. Прямое напряжение также уменьшается с температурой (примерно -2 мВ/°C), что влияет на потребляемую мощность. Сдвиг цвета с температурой (Рис. 1-13) показывает небольшое перемещение в диаграмме цветности; координата x увеличивается примерно на 0,005, а y уменьшается на 0,005 при изменении температуры от 25°C до 105°C.

4.4 Диаграмма излучения

Диаграмма излучения (Рис. 1-12) показывает почти ламбертовское распределение с относительной интенсивностью, падающей до 50% при ±60°, что подтверждает угол обзора 120°. Такое широкое распределение идеально для приложений, требующих равномерного освещения большой площади.

4.5 Спектр

Спектр (Рис. 1-14) показывает синий пик около 450 нм от кристалла InGaN и широкий желтый пик люминофора с центром около 550 нм, что приводит к излучению белого света. Спектральное распределение охватывает 400-700 нм.

5. Механические характеристики и упаковка

5.1 Размеры корпуса

Корпус светодиода имеет длину 3,50 мм, ширину 2,80 мм и высоту 1,84 мм (вид сверху). Вид снизу показывает центральную контактную площадку анода (2,50 мм x 2,18 мм) и катода (0,75 мм x 2,00 мм). Маркировка полярности указана на корпусе. Рекомендуемый посадочный рисунок имеет размеры: 2,40 мм x 1,25 мм для катода, общий размер 4,45 мм x 2,40 мм. Допуски ±0,2 мм, если не указано иное.

5.2 Упаковка в ленте и катушке

Светодиоды упаковываются в транспортную ленту с шагом 8 мм, 2000 шт. на катушку. Размеры катушки: диаметр 178±1 мм, ширина 60±1 мм, диаметр ступицы 13,0±0,5 мм. Лента имеет маркировку полярности и верхнюю покровную ленту. Маркировка включает номер детали, спецификацию, номер партии, код бина, световой поток (или силу света), бин цветности, прямое напряжение, код длины волны, количество и код даты.

5.3 Влагозащитная упаковка

Катушки помещаются во влагозащитные пакеты с индикатором влажности и осушителем. После вскрытия светодиоды следует использовать в течение 24 часов при хранении при ≤30°C/≤60%RH. Если хранение превышает рекомендуемое время, требуется сушка при 60±5°C в течение >24 часов.

6. Рекомендации по пайке

6.1 Профиль оплавления

Рекомендуемый профиль оплавления (Рис. 3-1, Таблица 3-1) задает: среднюю скорость нагрева ≤3°C/с; предварительный нагрев от 150°C до 200°C в течение 60-120 с; время выше 217°C (TL) макс. 60 с; пиковую температуру (TP) 260°C макс. 10 с; скорость охлаждения ≤6°C/с. Общее время от 25°C до пика макс. 8 минут. Допускается не более двух циклов оплавления; если между циклами прошло более 24 часов, перед вторым оплавлением требуется сушка.

6.2 Ручная пайка и ремонт

Ручная пайка: температура жала<300°C, время<3 с, только один раз. Ремонт после оплавления не рекомендуется, но при необходимости используйте паяльник с двумя жалами. Избегайте механического воздействия на силиконовый герметик во время нагрева.

6.3 Особые соображения

Герметик светодиода выполнен из мягкого силикона. Избегайте чрезмерного давления на верхнюю поверхность при установке. Не монтируйте на деформированные печатные платы и не изгибайте плату после пайки. Не прикладывайте усилие или вибрацию во время охлаждения. Быстрое охлаждение после оплавления не допускается.

7. Информация о заказе и хранении

7.1 Количество в упаковке

Стандартное количество в упаковке – 2000 шт. на катушку. Для больших объемов катушки упаковываются в картонные коробки. Маркировка соответствует формату, указанному в техническом описании.

7.2 Условия хранения

Неоткрытые влагозащитные пакеты: температура ≤30°C, влажность ≤75%, срок годности 1 год с даты изготовления. После вскрытия: рекомендуется использовать в течение 24 часов при ≤30°C/≤60%RH. Если не использованы в течение 24 часов, перед использованием сушить при 60±5°C в течение >24 часов. Осушитель должен оставаться синим; если он выцвел, требуется сушка.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные применения

Этот белый светодиод идеально подходит для автомобильного внутреннего освещения, такого как плафоны, карты, окружающее освещение и подсветка приборной панели. Он также подходит для переключателей и индикаторов в автомобильной и бытовой электронике. Широкий угол обзора и компактный размер делают его универсальным для конструкций с ограниченным пространством.

8.2 Рекомендации по проектированию

Управление температурой критически важно: используйте правильную контактную площадку на печатной плате и радиатор для поддержания температуры перехода ≤120°C. Используйте токоограничивающие резисторы; не превышайте 30 мА постоянного прямого тока. Для импульсных приложений ограничьте пиковый ток до 100 мА при рабочем цикле 10%. Требуются меры защиты от электростатического разряда, так как устройство может быть повреждено разрядами >2000 В (HBM). Избегайте воздействия на светодиод сред с содержанием серы >100 ppm или галогенов (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, суммарно<1500 ppm) для предотвращения коррозии или обесцвечивания. Очистка рекомендуется изопропиловым спиртом; ультразвуковая очистка может повредить светодиод.

9. Техническое сравнение

По сравнению с аналогичными белыми светодиодами PLCC2, данное устройство имеет квалификацию AEC-Q101, что обеспечивает надежность в автомобильных приложениях. Широкий угол обзора (120°) обеспечивает лучшее распределение света, чем светодиоды с более узким углом. Возможности сортировки по напряжению, интенсивности и цвету позволяют точно подбирать параметры. Максимальная рабочая температура 100°C (окружающая среда) и температура перехода 120°C являются конкурентоспособными. Однако относительно низкая сила света (макс. 53 мкд при 3 мА) может потребовать нескольких устройств для более высокой яркости. Высота корпуса 1,84 мм немного больше, чем у некоторых сверхтонких светодиодов, но все еще подходит для большинства конструкций.

10. Часто задаваемые вопросы

В: Можно ли питать этот светодиод напрямую от источника 3,3 В?
О: Не напрямую; необходимо использовать последовательный резистор. При 3,3 В прямое напряжение может быть всего 2,5 В, что приведет к чрезмерному току. Рассчитайте сопротивление: R = (Uпит - Uпрямое) / I. Для 30 мА, при Uпрямом=2,7 В, R = (3,3-2,7)/0,03 = 20 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение и проверьте рассеиваемую мощность.

В: Какова типичная цветовая температура?
О: В зависимости от бина цветности цветовая температура составляет от примерно 3000K до 5000K. Например, бины M02 и M03 соответствуют теплому белому, а P02 и P03 – немного холоднее. Точную ЦТ можно рассчитать по координатам xy с помощью аппроксимационных формул.

В: Как работать с несколькими светодиодами последовательно или параллельно?
О: При последовательном соединении прямые напряжения складываются; убедитесь, что доступное напряжение достаточно. Для параллельных ветвей каждый светодиод должен иметь свой последовательный резистор для выравнивания тока. Необходимо учитывать распределение тепла.

В: Подходит ли этот светодиод для использования на открытом воздухе?
О: Диапазон рабочих температур от -40 до +100°C, что охватывает большинство внутренних и автомобильных условий. Однако корпус не стабилизирован от УФ-излучения и может деградировать при воздействии прямых солнечных лучей. Для наружного применения может потребоваться дополнительная защита (например, конформное покрытие).

11. Практические примеры использования

Пример 1: Плафон автомобильного освещения
Плафон требует равномерного освещения. Использование 6 таких белых светодиодов, расположенных по кругу, каждый при токе 20 мА, обеспечивает достаточную яркость для внутреннего освещения. Широкий угол обзора исключает появление темных пятен. Можно добавить линзу для дальнейшего рассеивания света. Светодиоды припаиваются на алюминиевую печатную плату для отвода тепла.

Пример 2: Подсветка кнопки
Для переключателя один светодиод размещается за кнопкой. При токе 3 мА он дает около 30 мкд, что достаточно для небольшого индикатора. Светодиод монтируется на поверхность печатной платы, а световод направляет свет на кнопку. Низкий ток минимизирует тепловыделение.

12. Принцип работы

Белый светодиод работает по принципу преобразования люминофора. Синий кристалл InGaN/GaN излучает синий свет около 450 нм. Этот синий свет возбуждает желтый люминофор (обычно YAG:Ce), который преобразует часть синего света в широкий желтый спектр. Комбинация оставшегося синего и желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Точная цветовая температура определяется составом и концентрацией люминофора. Светодиод управляется прямым током, который инжектирует электроны и дырки в активную область, рекомбинирующие с образованием фотонов.

13. Тенденции развития

Тенденция в области белых светодиодов для автомобильного и общего освещения направлена на повышение эффективности (лм/Вт) и улучшение цветопередачи. Будущие версии этого корпуса PLCC2 могут использовать более эффективные люминофоры с узкими полосами излучения для достижения более высокой эффективности и улучшенного качества цвета. Кроме того, ожидается интеграция с интеллектуальными драйверами и системами с изменяемым цветом. Квалификация AEC-Q101 указывает на стремление к более высокой надежности в суровых условиях. Продолжается миниатюризация, появляются более тонкие корпуса и меньшие размеры. Однако управление теплом остается ключевой проблемой по мере увеличения плотности мощности.