Техническая спецификация желтого светодиода PLCC-2 - Угол обзора 120° - Тип. напряжение 2.0В - 1120мкд при 20мА

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного желтого поверхностно-монтируемого светодиода в корпусе PLCC-2 (пластиковый корпус с выводами). Устройство спроектировано для надежной работы в жестких условиях, обладает широким углом обзора 120 градусов и типичной силой света 1120 милликандел (мкд) при стандартном токе накачки 20 мА. Основное целевое назначение — автомобильное интерьерное освещение, такое как подсветка приборной панели, кнопок и индикаторов, где критически важны стабильность цвета, долговременная надежность и соответствие автомобильным стандартам.

Ключевые преимущества светодиода включают квалификацию по стандарту AEC-Q101, подтверждающую его надежность для автомобильного применения, а также соответствие экологическим директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ) и REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ). Устройство также имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 2 и устойчивость к электростатическому разряду (ESD) 2 кВ (модель человеческого тела), что делает его пригодным для стандартных процессов сборки.

2. Подробный анализ технических параметров

Для обеспечения постоянства цвета и яркости при производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация).

Ключевые параметры производительности определены при стандартных условиях испытаний (T_s= 25°C). Рабочий диапазон прямого тока (I_F) составляет от 5 мА до 50 мА, с типичным значением 20 мА. При этом типичном токе сила света (I_V) варьируется от минимальных 710 мкд до максимальных 1400 мкд, с типичным значением 1120 мкд. Прямое напряжение (V_F) при 20 мА задано в диапазоне от 1,75 В до 2,75 В, с типичным значением 2,00 В. Доминирующая длина волны (λ_d), определяющая воспринимаемый желтый цвет, находится в диапазоне от 585 нм до 594 нм, обычно 592 нм. Угол обзора (φ), при котором сила света падает до половины от пикового значения, составляет 120 градусов.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 137 мВт. Максимальный постоянный прямой ток — 50 мА, при этом импульсный ток (I_FM) 100 мА допустим для импульсов ≤ 10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (D=0,005). Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения. Максимальная температура перехода (T_J) — 125°C, рабочий и диапазон температур хранения от -40°C до +110°C. Максимальная температура пайки оплавлением — 260°C в течение 30 секунд.

2.3 Тепловые характеристики

Теплоотвод имеет решающее значение для производительности и долговечности светодиода. В спецификации указаны два значения теплового сопротивления от перехода к точке пайки: реальное тепловое сопротивление (R_{th JS real}) 160 К/Вт и электрическое тепловое сопротивление (R_{th JS el}) 120 К/Вт, оба измерены при I_F=20 мА. Более низкое электрическое значение обычно используется для расчетов, связанных с зависимостью прямого напряжения от температуры.

3. Объяснение системы сортировки

To ensure color and brightness consistency in production, LEDs are sorted into bins.

3.1 Сортировка по силе света

Световой поток классифицируется по нескольким группам, каждая из которых представляет определенный диапазон минимальной и максимальной силы света в милликанделах (мкд). Группы следуют буквенно-цифровому коду (например, L1, L2, M1... до GA). Для данного конкретного номера детали возможные выходные группы выделены, при этом типичная деталь попадает в группу \"AA\" (от 1120 до 1400 мкд). Допуск измерения светового потока составляет ±8%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Желтый цвет контролируется путем сортировки по доминирующей длине волны. Группы определяются числовыми кодами, представляющими диапазон длин волн в нанометрах (нм). Допуск для доминирующей длины волны составляет ±1 нм. Конкретная группа для данного продукта гарантирует, что желтый цвет находится в указанном диапазоне 585-594 нм, обычно около 592 нм.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График относительного спектрального распределения показывает пик в желтой области (~592 нм) с минимальным излучением в других частях спектра, подтверждая чистый желтый цвет. График диаграммы направленности представляет собой полярную диаграмму, демонстрирующую угол обзора 120 градусов, с распределением интенсивности света, типичным для корпуса PLCC со встроенной линзой.

4.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (IV-характеристика)

Этот график показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Он необходим для проектирования схемы ограничения тока. Кривая позволяет разработчикам оценить V_Fпри любом заданном токе в рабочем диапазоне.

4.3 Температурная зависимость

Несколько графиков детализируют изменение характеристик в зависимости от температуры перехода:

• Относительная сила света в зависимости от температуры перехода:Показывает, что световой выход уменьшается с ростом температуры, что характерно для всех светодиодов. Это необходимо учитывать при тепловом проектировании.
• Относительное прямое напряжение в зависимости от температуры перехода:Демонстрирует, что V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент, линейно уменьшаясь с ростом температуры. Это может использоваться для косвенного измерения температуры.
• Относительная длина волны в зависимости от температуры перехода:Указывает на небольшое смещение доминирующей длины волны (обычно на несколько нанометров) с температурой, что важно для приложений, критичных к цвету.
• Доминирующая длина волны в зависимости от прямого тока:Показывает минимальное изменение цвета при изменении тока накачки.

4.4 Снижение номинальных параметров и работа в импульсном режиме

Криваяснижения номинального прямого токакритически важна для надежности. На ней отображен максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры контактной площадки. Например, при температуре точки пайки (T_S) 110°C максимальный ток снижается примерно до 34 мА. На кривой явно указано не использовать токи ниже 5 мА. Графикдопустимой импульсной нагрузкиопределяет безопасную рабочую область для импульсных токов при различных коэффициентах заполнения, позволяя кратковременно превышать ток в мультиплексных или стробоскопических приложениях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод использует стандартный поверхностно-монтируемый корпус PLCC-2. Механический чертеж (подразумевается разделом 7) предоставит точные размеры, включая длину, ширину, высоту и расстояние между выводами. Корпус выполнен из формованного пластика со встроенной линзой, формирующей угол обзора 120 градусов. Полярность указывается формой корпуса и/или маркировкой, обычно идентифицируется катод.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставляется рекомендуемый посадочный рисунок для обеспечения качественной пайки, механической стабильности и оптимального теплоотвода от светодиода к печатной плате (ПП).

6.2 Профиль пайки оплавлением

В спецификации указан профиль оплавления с пиковой температурой 260°C не более 30 секунд. Это стандартный профиль бессвинцовой пайки. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения термического повреждения пластикового корпуса и внутреннего кристалла с проводными перемычками.

6.3 Меры предосторожности при использовании

Общие меры предосторожности при обращении включают использование соответствующей защиты от электростатического разряда во время сборки, избегание механического воздействия на линзу и обеспечение хранения устройства в сухой среде в соответствии с его рейтингом MSL-2 перед использованием.

7. Информация об упаковке и заказе

Информация об упаковке (раздел 10) подробно описывает, как поставляются светодиоды, обычно на ленте и в катушке для автоматической сборки методом pick-and-place. Структура номера детали (57-21-UY0200H-AM) кодирует ключевые атрибуты, такие как тип корпуса, цвет, группа яркости и другие коды вариантов. В разделе информации о заказе объясняется, как указать желаемые группы для силы света и длины волны при размещении заказа.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение —автомобильное интерьерное освещение, включая:

• Подсветку комбинации приборов и приборной панели.
• Подсветку кнопок, переключателей и панелей управления.
• Общие индикаторы состояния и сигнальные лампы.
• Акценты в окружающем освещении.

Его квалификация AEC-Q101 делает его подходящим для этих суровых автомобильных условий с широкими колебаниями температуры и вибрацией.

8.2 Соображения по проектированию

Токовый драйвер:Настоятельно рекомендуется использовать источник постоянного тока, а не источник постоянного напряжения с последовательным резистором, для лучшей стабильности и долговечности. При проектировании следует ссылаться на IV-характеристику и предельные эксплуатационные параметры.Теплоотвод:Кривая снижения номинальных параметров и значения теплового сопротивления должны использоваться для расчета максимальной температуры перехода в приложении. Необходима достаточная площадь меди на ПП (тепловая площадка) и, возможно, воздушный поток для поддержания низкой температуры точки пайки, особенно при работе на максимальном токе или близком к нему.Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое освещение. Для сфокусированного света могут потребоваться вторичная оптика. Вариации силы света и длины волны между группами следует учитывать для приложений, требующих единообразного внешнего вида нескольких светодиодов.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными неавтомобильными светодиодами PLCC-2, ключевыми отличиями данного устройства являются егоквалификация AEC-Q101и расширенный рабочий диапазон температур (-40°C до +110°C), что является обязательным для автомобильной электроники. Типичная сила света 1120 мкд относительно высока для стандартного желтого светодиода PLCC-2, обеспечивая хорошую эффективность яркости. Комплексная структура сортировки предоставляет производителям более жесткий контроль над постоянством цвета и яркости в их конечных продуктах.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от автомобильной шины 5В или 12В?О: Нет. Необходимо использовать схему ограничения тока. Требуется простой последовательный резистор (рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F) или, предпочтительно, специализированная микросхема драйвера светодиодов с постоянным током для установки тока на желаемом уровне (например, 20 мА).

В: Почему существует минимальная спецификация тока (5 мА)?О: Работа светодиода при чрезвычайно низких токах может привести к нестабильному световому выходу и сдвигу цвета. Минимум 5 мА обеспечивает надежную и стабильную работу.

В: Как интерпретировать два разных значения теплового сопротивления?О: Электрическое тепловое сопротивление (120 К/Вт) получено из изменения прямого напряжения с температурой и используется для электрического моделирования. Реальное тепловое сопротивление (160 К/Вт) является более прямой мерой теплового потока от перехода к точке пайки и должно использоваться для основных расчетов теплового проектирования для оценки повышения температуры перехода (ΔT_J= P_d× R_{th JS real}).

В: Что означает MSL 2 для хранения?О: Уровень чувствительности к влаге 2 означает, что корпус может храниться в сухой среде (

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование подсветки переключателя на приборной панели, требующей 4 желтых светодиода. Цель: постоянная средняя яркость, длительный срок службы в горячей среде (макс. температура окружающей среды на ПП ~85°C).Шаги проектирования: 1. Выбор тока:Выбрать 15 мА (ниже типичных 20 мА) для уменьшения тепловыделения и увеличения срока службы, при этом обеспечивая достаточный свет. 2.Схема драйвера:Использовать одну микросхему драйвера постоянного тока, способную выдавать 60 мА (4x15 мА), чтобы обеспечить одинаковый ток через все светодиоды для равномерной яркости. 3.Тепловой анализ:Рассчитать рассеиваемую мощность на один светодиод: P_d≈ V_F× I_F= 2,0 В × 0,015 А = 30 мВт. Повышение температуры перехода: ΔT_J= 0,03 Вт × 160 К/Вт = 4,8 К. При T_{окружающей среды}= 85°C в точке пайки, T_J≈ 90°C, что значительно ниже максимальных 125°C. 4.Сортировка:Указать узкую группу силы света (например, R1 или R2) и конкретную группу доминирующей длины волны при заказе, чтобы гарантировать визуальную согласованность всех четырех переключателей.

12. Принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод (LED). При приложении прямого напряжения, превышающего его напряжение запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала полупроводника (обычно на основе AlInGaP для желтого света) определяет длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света. Встроенная эпоксидная линза корпуса PLCC инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует выходной световой пучок.

13. Технологические тренды

Общая тенденция для таких компонентов — повышение световой отдачи (больше светового выхода на ватт электрической мощности), улучшение постоянства цвета и насыщенности, а также улучшение показателей надежности. Конструкция корпусов развивается, позволяя увеличить плотность мощности и улучшить теплоотвод. Кроме того, становится все более распространенной интеграция с бортовой управляющей электроникой (например, адресуемые по I2C светодиоды), хотя данное конкретное устройство является стандартным дискретным компонентом. Спрос на компоненты, квалифицированные по AEC-Q101, продолжает расти по мере того, как автомобильное освещение становится более сложным и распространенным.