Техническая спецификация светодиода PLCC-2 небесно-голубого свечения - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 3.1В - Мощность 0.075Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокояркого небесно-голубого светодиода в поверхностном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство спроектировано для надежности и производительности в жестких условиях эксплуатации, обладает широким углом обзора 120 градусов и типичной силой света 200 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 10 мА. Основная целевая область применения — внутреннее освещение в автомобилях, где критически важны стабильность цветопередачи, долговечность и соответствие отраслевым стандартам. Светодиод квалифицирован по стандарту AEC-Q101 для автомобильных компонентов и соответствует экологическим директивам RoHS и REACH.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая надежность:Квалификация по AEC-Q101 для автомобильного применения гарантирует работоспособность в условиях экстремальных температур и вибраций.
• Стабильность цвета:Жесткий контроль цветовых координат (0.16, 0.08) обеспечивает однородный небесно-голубой оттенок во всех производственных партиях.
• Широкий угол обзора:Диаграмма направленности 120 градусов идеальна для общего освещения и индикаторов, где требуется видимость с разных углов.
• Надежная защита от ЭСР:Рейтинг устойчивости к электростатическому разряду (ЭСР) по модели человеческого тела (HBM) 8 кВ повышает надежность при монтаже и сборке.
• Экологическая безопасность:Соответствие требованиям RoHS и REACH, отсутствие опасных веществ.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор ключевых электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода.

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

В таблице ниже приведены гарантированные минимальные, типичные и максимальные значения критических параметров, измеренных в стандартных условиях испытаний (T_s=25°C, I_F=10 мА, если не указано иное).

• Прямой ток (I_F):Рекомендуемый рабочий ток составляет 10 мА, абсолютный максимальный ток — 20 мА. Для работы требуется минимальный ток 2 мА.
• Сила света (I_V):Типичное значение — 200 мкд, с указанным диапазоном от 112 мкд (Мин.) до 450 мкд (Макс.). Фактическая выходная мощность сортируется по бинам, как подробно описано в Разделе 4.
• Прямое напряжение (V_F):Типично 3.1 В, диапазон от 2.75 В до 3.75 В при 10 мА. Допуск измерения этого параметра составляет ±0.05 В.
• Угол обзора (2φ_1/2):Определяется как полный угол, при котором интенсивность падает до половины пикового значения. Номинальный угол обзора данного светодиода составляет 120 градусов с допуском ±5 градусов.
• Цветовые координаты (CIE x, y):Типичная цветовая точка: x=0.16, y=0.08, с жестким допуском ±0.005 для обеспечения постоянства цвета.

2.2 Тепловые характеристики

Эффективный тепловой менеджмент критически важен для долговечности и стабильности работы светодиода.

• Тепловое сопротивление (R_thJS):Приведены два значения: электрическое измерение 100 К/Вт и реальное (измеренное) значение 130 К/Вт. Для точного теплового расчета следует использовать большее реальное значение.
• Рассеиваемая мощность (P_d):Максимально допустимая рассеиваемая мощность составляет 75 мВт.
• Температура перехода (T_J):Максимально допустимая температура перехода — 125°C.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):Светодиод рассчитан на работу в диапазоне от -40°C до +110°C, что подходит для автомобильных условий.

3. Абсолютные максимальные параметры

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению. Устройство не предназначено для работы при обратном напряжении.

• Прямой ток (I_F): 20 мА (постоянный)
• Импульсный ток (I_FM): 300 мА (t_p≤ 10 мкс, скважность 0.005)
• Обратное напряжение (V_R): Не предназначено для работы в обратном направлении
• Температура перехода (T_J): 125°C
• Температура хранения (T_stg): -40°C до +110°C
• Чувствительность к ЭСР (HBM): 8 кВ
• Температура пайки оплавлением: пиковая 260°C, не более 30 секунд

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько графиков, иллюстрирующих поведение светодиода в различных условиях.

4.1 Спектральное и радиационное распределение

ГрафикОтносительного спектрального распределенияпоказывает, что светодиод излучает в синей области спектра с центром примерно на 470-490 нм, что определяет его небесно-голубой цвет. ГрафикТипичная диаграмма направленности излучениянаглядно подтверждает ламбертовскую диаграмму направленности, обеспечивающую угол обзора 120 градусов.

4.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

На этом графике показана экспоненциальная зависимость, типичная для диодов. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Конструкторы используют это для расчета значений последовательного резистора или требований к драйверу для достижения желаемой рабочей точки (например, 10 мА при ~3.1 В).

4.3 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Световой выход почти линейно зависит от тока в диапазоне 0-20 мА. Работа светодиода при токе выше 10 мА дает пропорционально более высокую яркость, но увеличивает рассеиваемую мощность и температуру перехода, что необходимо учитывать.

4.4 Температурная зависимость

Два ключевых графика иллюстрируют влияние температуры:

• Относительная сила света в зависимости от температуры перехода:Световой выход уменьшается с ростом температуры. При максимальной температуре перехода 125°C выходная мощность составляет примерно 40-50% от значения при 25°C.
• Относительное прямое напряжение в зависимости от температуры перехода:Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2 мВ/°C. Это может использоваться для мониторинга температуры перехода в некоторых приложениях.
• Смещение цветности в зависимости от температуры перехода:Цветовые координаты (x, y) незначительно смещаются с температурой, но изменение минимально в рабочем диапазоне, что показано малыми значениями Δ на графике.

4.5 Снижение номинала и импульсный режим

КриваяСнижения номинала прямого токатребует уменьшения максимально допустимого постоянного прямого тока по мере роста температуры контактной площадки. При максимальной температуре окружающей среды/пайки 110°C ток должен быть ограничен 20 мА. ГрафикДопустимой импульсной нагрузкипоказывает, что гораздо более высокие пиковые токи (до 300 мА) могут быть приложены на очень короткие длительности импульсов (≤10 мкс) при низкой скважности, что полезно для мультиплексирования или стробоскопических приложений.

5. Объяснение системы бинов

Для управления производственными вариациями светодиоды сортируются по бинам на основе силы света.

5.1 Биннинг по силе света

Устройство использует буквенно-цифровой код бина (например, R1, R2, S1). Каждый бин охватывает определенный диапазон от минимальной до максимальной силы света, измеряемой в милликанделах (мкд). Для данного продукта возможные выходные бины выделены и варьируются от R1 (112-140 мкд) до T2 (355-450 мкд). Типичное значение 200 мкд попадает в бины S1 (180-224 мкд) или S2 (224-280 мкд). Конструкторам следует указывать требуемый бин или быть готовыми к вариации силы света в выделенном диапазоне.

5.2 Биннинг по цвету

Используется стандартная структура бина небесно-голубого цвета, гарантирующая, что все единицы попадают в указанный допуск ±0.005 на цветовом графике CIE (0.16, 0.08). Такой жесткий контроль необходим для приложений, требующих согласования цвета между несколькими светодиодами.

6. Механическая информация и данные о корпусе

6.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном поверхностном корпусе PLCC-2. Ключевые размеры включают размер корпуса примерно 3.2 мм x 2.8 мм и высоту 1.9 мм. Для точных допусков и проектирования посадочного места следует обращаться к подробным механическим чертежам.

6.2 Идентификация полярности

Корпус PLCC-2 имеет встроенный индикатор полярности, обычно выемку или скошенный угол на стороне катода (-). Правильная ориентация критически важна при сборке.

6.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлена рекомендация по посадочному месту для обеспечения надежной пайки и правильной механической стабильности. Следование этому шаблону необходимо для формирования качественного паяного соединения при оплавлении и предотвращения эффекта "гробового камня".

7. Рекомендации по пайке и сборке

7.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами инфракрасной или конвекционной пайки оплавлением. Указанный профиль включает пиковую температуру 260°C не более 30 секунд. Время выше 220°C должно контролироваться. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловое повреждение пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

7.2 Меры предосторожности при использовании

• Обращение с ЭСР:Используйте стандартные меры предосторожности от электростатического разряда при обращении и сборке из-за рейтинга 8 кВ HBM.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте совместимые растворители, не повреждающие пластиковую линзу.
• Ограничение тока:Всегда работайте со светодиодом с последовательным резистором или драйвером постоянного тока, чтобы не превысить максимальный прямой ток, особенно учитывая отрицательный температурный коэффициент V_F.

8. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматизированной сборки. Используются стандартные количества на катушке (например, 2000 или 4000 штук на катушке). Номер детали67-11-SB0100L-AMкодирует ключевые атрибуты: вероятно, корпус (67), цвет (SB для небесно-голубого) и конкретный бин производительности. Конструкторам необходимо обращаться к подробной информации для заказа, чтобы выбрать правильный бин силы света для своего приложения.

9. Рекомендации по применению

9.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильное внутреннее освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей, подсветка ног и фоновое освещение. Квалификация AEC-Q101 и широкий температурный диапазон делают его идеальным решением.
• Потребительская электроника:Индикаторы состояния, подсветка кнопок или панелей в устройствах, требующих синего индикатора.
• Промышленные индикаторы:Панельные лампы или индикаторы состояния на оборудовании, где требуется четкий, яркий сигнал.

9.2 Соображения при проектировании

• Тепловой менеджмент:Используйте реальное тепловое сопротивление (130 К/Вт) для расчетов. Убедитесь, что печатная плата обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно при работе с токами выше 10 мА или при высоких температурах окружающей среды. Необходимо соблюдать кривую снижения номинала.
• Управление током:Для стабильного светового выхода и долгого срока службы, по возможности, используйте драйвер постоянного тока, а не простой резистор, особенно в автомобильных условиях, где напряжение питания может меняться.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов очень широк. Для сфокусированного освещения может потребоваться внешняя вторичная оптика (линза).
• Выбор бина:Для приложений, требующих равномерной яркости нескольких светодиодов, указывайте узкий бин силы света или реализуйте электронную калибровку яркости.

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными синими светодиодами, данное устройство предлагает явные преимущества для профессиональных применений:

• По сравнению с неавтомобильными светодиодами:Квалификация AEC-Q101 включает строгие испытания на термоудар, влажность и долговечность, которые не проходят стандартные коммерческие светодиоды.
• По сравнению со светодиодами с более широким углом обзора:Угол 120 градусов обеспечивает отличную видимость вне оси по сравнению с устройствами с узким углом, уменьшая количество светодиодов, необходимых для общего освещения.
• По сравнению со светодиодами с большим допуском по цвету:Жесткий допуск CIE ±0.005 гарантирует постоянство цвета, что критически важно в массивах из нескольких светодиодов, где несоответствие цвета заметно визуально.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 20 мА?

О: Да, но только если температура контактной площадки поддерживается на уровне 25°C или ниже (согласно кривой снижения номинала). В реальном приложении с более высокой температурой окружающей среды необходимо уменьшить ток. При максимальной рабочей температуре 110°C ток не должен превышать 20 мА, что является абсолютным максимальным значением.

В: Какое значение резистора следует использовать для питания 12 В?

О: Для типичного V_F= 3.1 В при 10 мА: R = (12В - 3.1В) / 0.01А = 890 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 910 Ом) и убедитесь, что номинальная мощность резистора достаточна: P = (12В-3.1В)*0.01А ≈ 0.089 Вт (подойдет резистор на 1/8 Вт или 1/4 Вт).

В: Как температура влияет на яркость?

О: Яркость уменьшается с ростом температуры перехода. См. график \"Относительная сила света в зависимости от температуры перехода\". Хороший тепловой дизайн необходим для поддержания стабильного светового выхода.

В: Подходит ли этот светодиод для внешнего автомобильного использования?

О: В данной спецификации указаны применения для \"Автомобильного внутреннего освещения\". Внешнее использование обычно требует более высоких степеней защиты (IP), других цветовых спецификаций и часто других конструкций корпусов для устойчивости к погодным условиям, УФ-излучению и более экстремальным температурам. Обращайтесь к специфическим продуктам для внешнего применения.

12. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование подсвечиваемой панели селектора передач в автомобиле с 5 одинаковыми небесно-голубыми светодиодами.

Этапы проектирования:

1. Электрическая схема:Предполагается стабильное напряжение 5 В от модуля управления кузовом автомобиля. Целевой I_F= 10 мА для баланса яркости и долговечности. Расчет последовательного резистора: R = (5В - 3.1В) / 0.01А = 190 Ом. Используйте стандартные резисторы 200 Ом.

2. Тепловой анализ:Мощность на один светодиод: P_d= V_F* I_F= 3.1В * 0.01А = 31 мВт. При R_thJS=130 К/Вт, ΔT_J= 0.031Вт * 130 К/Вт ≈ 4°C превышения над точкой пайки. Если максимальная температура печатной платы панели достигает 85°C, T_J≈ 89°C, что значительно ниже предела 125°C.

3. Оптическая/механическая часть:Разместите светодиоды за матовой акриловой панелью. Угол обзора 120 градусов обеспечивает равномерное освещение поверхности панели без темных пятен.

4. Закупка:Укажите требуемый бин силы света (например, S1 или S2), чтобы все 5 светодиодов имели одинаковую яркость. Заказывайте на ленте в катушках для автоматизированной сборки.

13. Введение в принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод (СИД). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его напряжение запрещенной зоны (примерно 3.1 В для этого синего светодиода), электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе материалов InGaN для синего свечения). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводниковых слоев определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Пластиковый корпус PLCC инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту, содержит формованную линзу, формирующую световой поток в диаграмму направленности 120 градусов, и вмещает выводную рамку для электрического соединения.

14. Технологические тренды

Разработка таких светодиодов является частью более широких тенденций в оптоэлектронике:

• Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение световой отдачи (люмен на ватт) синих и других цветных светодиодов, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Миниатюризация:Хотя PLCC-2 является стандартным корпусом, наблюдается тенденция к уменьшению размеров до корпусов масштаба кристалла (CSP) для применений с высокой плотностью, хотя часто за счет тепловых характеристик и удобства обращения.
• Повышенная надежность:Стандарты, такие как AEC-Q101, продолжают развиваться, требуя более длительного срока службы и производительности в еще более экстремальных условиях для автомобильного и промышленного рынков.
• Интегрированные решения:Растущей тенденцией является интеграция кристалла светодиода, драйверной ИС и управляющей логики в единые интеллектуальные модульные корпуса, упрощая проектирование для конечных пользователей.

Данный конкретный светодиод представляет собой зрелое, высоконадежное решение, оптимизированное для определенного набора требовательных применений, балансируя производительность, стоимость и технологичность.