Технический даташит белого светодиода PLCC-2 – габариты 2.20x1.40x1.30 мм – напряжение 3.0В – мощность 0.06Вт

1. Обзор изделия

1.1 Общее описание

Этот компонент представляет собой белый светоизлучающий диод (LED), выполненный в корпусе PLCC-2 (пластмассовый корпус с выводами для чипа). Устройство изготовлено на основе синего полупроводникового кристалла в комбинации с люминофорным покрытием для получения белого света. Компактный корпус для поверхностного монтажа имеет размеры 2.20 мм в длину, 1.40 мм в ширину и 1.30 мм в высоту, что делает его пригодным для применений с ограниченным пространством.

1.2 Ключевые особенности

• Корпус:Исполнение PLCC-2.
• Угол обзора:Чрезвычайно широкий угол обзора, типичное значение 120 градусов.
• Совместимость с монтажом:Предназначен для всех стандартных процессов сборки и пайки по технологии поверхностного монтажа (SMT).
• Тип упаковки:Поставляется на транспортной ленте в катушках для автоматической установки.
• Чувствительность к влаге:Уровень чувствительности к влаге (MSL) – 2.
• Соответствие экологическим нормам:Соответствует директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ) и REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).
• Квалификация:Квалификационные испытания изделия основаны на стандарте AEC-Q101 для дискретных полупроводников автомобильного класса.

1.3 Область применения

Основное применение данного светодиода – этоинтерьерное освещение в автомобилях. Сюда входят такие применения, как подсветка приборной панели, освещение переключателей, фоновое освещение и индикаторные лампы в салоне автомобиля.

2. Подробные технические параметры

2.1 Электрические и оптические характеристики

Все параметры указаны при температуре точки пайки (Ts) 25°C. Это критически важная точка отсчета для расчетов при проектировании.

• Прямое напряжение (V_F):Типичное падение напряжения на светодиоде при прямом токе (I_F) 20мА составляет 3.0 Вольта. Минимальный и максимальный производственные пределы составляют 2.7В и 3.3В соответственно. Допуск измерения составляет ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):Максимальный ток утечки при приложении обратного напряжения (V_R) 5В составляет 10 мкА.
• Сила света (I_V):Типичная светоотдача при I_F=20мА равна 1200 милликандел (мкд), в диапазоне от 800 мкд (мин.) до 1500 мкд (макс.). Допуск измерения составляет ±10%.
• Угол обзора (2θ_1/2):Определяется как полный угол, при котором сила света составляет половину пиковой интенсивности. Типичное значение – 120 градусов, что обеспечивает очень широкую и равномерную диаграмму направленности.
• Термическое сопротивление (R_θJ-S):Максимальное тепловое сопротивление от полупроводникового перехода светодиода до точки пайки составляет 300 °C/Вт. Этот параметр критически важен для проектирования системы теплового управления во избежание перегрева.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не рекомендуется.

• Рассеиваемая мощность (P_D):Максимум 99 мВт.
• Непрерывный прямой ток (I_F):Максимум 30 мА.
• Пиковый прямой ток (I_FP):Максимум 100 мА, указано для скважности 1/10 и длительности импульса 10мс.
• Обратное напряжение (V_R):Максимум 5 В.
• Электростатический разряд (ESD):Уровень устойчивости по модели человеческого тела (HBM) – 8000В.
• Температура эксплуатации и хранения (T_OPR, T_STG):От -40°C до +100°C.
• Максимальная температура перехода (T_J):120°C. Это максимально допустимая температура самого полупроводникового перехода.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых электрических и оптических параметров, измеренных при I_F= 20мА.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Светодиоды группируются в бины, обозначаемые F2, G1, G2, H1, H2 и I1, соответствующие определенным диапазонам напряжения от 2.7-2.8В до 3.2-3.3В. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с более жестким допуском по напряжению для своих конкретных требований к схеме.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Световой выход сортируется на три категории: L1 (800-1000 мкд), L2 (1000-1200 мкд) и M1 (1200-1500 мкд). Такая сортировка обеспечивает равномерность яркости в сборке.

3.3 Сортировка по цветовым координатам

Точка белого цвета определяется в пределах конкретных областей на цветовой диаграмме CIE 1931. В техническом описании определены три бина (TC1, TC2, TC3), каждый из которых представляет собой четырехугольную область, задающую допустимый диапазон цветовых координат x и y. Допуск для этих координат составляет ±0.005. Это контролирует оттенок и насыщенность белого света, обеспечивая его однородный вид на нескольких светодиодах.

4. Анализ характеристических кривых

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

Характеристическая кривая показывает нелинейную зависимость. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока, начиная примерно с 2.5В при очень низких токах и повышаясь до приблизительно 3.2В при максимальном непрерывном токе 30мА. Эта кривая важна для проектирования драйвера, особенно стабилизатора тока, чтобы понять необходимое напряжение холостого хода.

4.2 Зависимость прямого тока от относительной силы света

Эта кривая демонстрирует, что светоотдача приблизительно пропорциональна току в рабочем диапазоне. Однако зависимость не является идеально линейной, а эффективность (световой выход на единицу электрической мощности), как правило, снижается при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения. Кривая подтверждает, что 20мА является стандартной рабочей точкой, обеспечивающей хорошую эффективность и выходную мощность.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус PLCC-2 имеет размеры 2.20мм (Д) × 1.40мм (Ш) × 1.30мм (В). Все допуски на размеры составляют ±0.20мм, если иное не указано на чертеже. Корпус включает формованную линзу, создающую широкий угол обзора в 120 градусов.

5.2 Идентификация полярности и контактная площадка для пайки

Катод (отрицательный вывод) идентифицируется отличительным маркером на корпусе, обычно зеленой точкой, выемкой или скошенным углом, как показано на диаграмме. Приведен рекомендуемый рисунок контактной площадки (посадочное место) для разводки печатной платы. Этот рисунок разработан для обеспечения надежных паяных соединений и правильного позиционирования во время пайки оплавлением.

6. Руководство по пайке оплавлением и обращению с компонентом

6.1 Профиль пайки оплавлением

Как компонент уровня MSL 2, этот светодиод должен быть распаян в течение 168 часов (1 неделя) после вскрытия влагозащитного пакета в условиях цеха (<30°C/60% относительной влажности). Подходит стандартный бессвинцовый (SAC305) профиль оплавления. Ключевые параметры включают нагрев, зону прогрева для активации флюса, пиковую температуру, обычно не превышающую 260°C, и контролируемую фазу охлаждения. Конкретное время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) должно контролироваться для минимизации термического напряжения на компоненте.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

• Защита от ЭСР:Хотя устройство имеет высокое напряжение устойчивости к ЭСР (8000В HBM), во время обращения необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР (браслеты, проводящие коврики, ионизаторы) для предотвращения скрытых повреждений.
• Тепловой режим в работе:Максимальный рабочий ток должен определяться после измерения фактической температуры корпуса в приложении. Температура перехода (T_J) не должна превышать свой предельный максимум в 120°C. Разработчики должны учитывать тепловое сопротивление и обеспечивать достаточный отвод тепла через контактные площадки и проводники на печатной плате.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте методы и растворители, совместимые с материалом пластикового корпуса, чтобы избежать повреждения или изменения цвета линзы.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация ленты и катушки

Компоненты поставляются на эмбоссированной транспортной ленте, намотанной на катушки. В техническом описании приведены точные размеры кармана транспортной ленты, ширины ленты, шага и диаметра катушки. Эта информация жизненно важна для программирования автоматов установки.

7.2 Испытания на надежность

Изделие проходит комплекс испытаний на надежность на основе руководств AEC-Q101. Эти испытания могут включать (но не ограничиваться) испытание на срок службы при высокой температуре (HTOL), температурные циклы (TC), испытание при высокой температуре и высокой влажности с обратным смещением (H3TRB) и другие стресс-тесты для проверки работы в автомобильных условиях.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Типичное применение: автомобильное интерьерное освещение

Для подсветки приборной панели широкий угол обзора полезен для обеспечения равномерного распределения света по большим панелям или символам. Настоятельно рекомендуется использовать стабилизатор тока вместо комбинации стабилизатора напряжения/резистора, чтобы обеспечить стабильную светоотдачу независимо от незначительных колебаний прямого напряжения или температуры. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы ограничивать ток до безопасного уровня, обычно 20-30мА, исходя из тепловых соображений.

8.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или, предпочтительнее, активный драйвер постоянного тока.
• Тепловой путь:Максимизируйте площадь меди на печатной плате, подключенную к теплоотводящим площадкам светодиода (точкам пайки), чтобы она служила радиатором.
• Оптический дизайн:Учитывайте диаграмму направленности излучения 120 градусов при проектировании световодов, рассеивателей или линз для достижения желаемого эффекта освещения.

9. Техническое сравнение и преимущества

По сравнению с обычными светодиодами неавтомобильного класса, этот компонент предлагает ключевые отличия:

• Автомобильная квалификация (AEC-Q101):Это основное преимущество, указывающее на то, что устройство испытано на устойчивость к суровым условиям окружающей среды (экстремальные температуры, вибрация, влажность), встречающимся в автомобильных применениях.
• Контролируемая сортировка:Детальная сортировка по прямому напряжению и силе света обеспечивает предсказуемые характеристики, что критически важно для применений, требующих визуальной однородности.
• Широкий угол обзора:Угол 120 градусов является преимуществом для применений, требующих широкого, равномерного освещения без вторичной оптики.
• Прочный корпус:Корпус PLCC-2 обеспечивает хорошую механическую стабильность и надежное посадочное место для пайки.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое напряжение драйвера необходимо для этого светодиода?

Драйвер должен обеспечивать напряжение, превышающее максимальное прямое напряжение цепочки светодиодов в наихудших условиях. Для одного светодиода рекомендуется источник питания не менее 3.5В, чтобы учесть максимальное V_Fв 3.3В и некоторый запас.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод от источника 5В через резистор?

Да, но это требует тщательного расчета. Например, при цели 20мА с типичным V_Fв 3.0В от источника 5В: R = (5В - 3.0В) / 0.020А = 100 Ом. Мощность резистора составит P = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04Вт, поэтому резистора на 1/8Вт или 1/10Вт достаточно. Однако эффективность низкая (~60%), и светоотдача будет меняться в зависимости от бина по V_Fи колебаний напряжения питания.

10.3 Сколько светодиодов можно подключить последовательно?

Количество зависит от напряжения холостого хода вашего драйвера. Для драйвера на 12В, учитывая некоторый запас: N = (12В - запас) / Макс. V_F. При запасе 2В и максимуме 3.3В: (12-2)/3.3 ≈ 3 светодиода последовательно. Всегда сверяйтесь с техническим описанием драйвера.

11. Практический пример проектирования

11.1 Проектирование подсветки блока управления климатом в автомобиле

Сценарий:Подсветка четырех символов кнопок на панели управления климатом. Равномерность яркости и цвета критически важны.

Этапы проектирования:

1. Выберите светодиоды из одного бина по силе света (например, L2: 1000-1200мкд) и бина по цветности (например, TC2), чтобы обеспечить однородность. 2. Разработайте простую схему драйвера постоянного тока с использованием специализированной микросхемы драйвера светодиодов с общим выходным током 80мА (4 светодиода × 20мА). 3. Разместите светодиоды на печатной плате, выровняв их центры под рассеянными областями символов кнопок. 4. Используйте белую паяльную маску на печатной плате вокруг светодиодов, чтобы отражать свет вверх и повысить эффективность. 5. Убедитесь, что на печатной плате достаточно термоотводящих медных полигонов, соединенных с площадками светодиодов, так как закрытое пространство может ограничивать поток воздуха.

Этот подход обеспечивает надежное, равномерное и долговечное освещение.

12. Введение в принцип технологии

Это белый светодиод с преобразованием люминофором. Фундаментальным источником света является полупроводниковый кристалл нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении. Этот синий свет попадает на слой люминофора на основе иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (YAG:Ce), нанесенного на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает их в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точный оттенок белого (холодный, нейтральный, теплый) определяется соотношением синего и желтого света, которое контролируется составом и толщиной люминофора.

13. Технологические тренды

Тренд в таких SMD светодиодах для автомобильного и общего освещения направлен на:

Повышение эффективности (лм/Вт):

Увеличение светоотдачи на ватт электроэнергии, снижение энергопотребления и тепловой нагрузки.

Улучшение индекса цветопередачи (CRI):

Использование смесей из нескольких люминофоров для получения света, который более точно передает цвета, что важно для интерьерного фонового освещения.

Более жесткую цветовую однородность:Достижения в нанесении люминофора и процессах сортировки дают светодиоды с очень малыми вариациями цветовых координат.

Увеличение удельной мощности:Разработку корпусов, способных выдерживать более высокие токи при тех же или меньших габаритах, благодаря лучшим материалам и конструкциям для управления теплом.

Интеграцию:Объединение нескольких светодиодных кристаллов или компонентов драйвера в единый корпус-модуль.

Increased Power Density:Developing packages that can handle higher drive currents in the same or smaller footprint, enabled by better thermal management materials and designs.

Integration:Incorporating multiple LED chips or driver components into a single package module.