Техническая спецификация PLCC-2 бокового свечения, желтый светодиод - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 2.2В - Мощность 0.11Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного желтого светодиода бокового свечения в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) для поверхностного монтажа. Разработанный в первую очередь для работы в жестких условиях, он отличается прочной конструкцией, высокой силой света и широким углом обзора, что делает его идеальным выбором для подсветки и индикации в условиях ограниченного пространства, где надежность имеет первостепенное значение.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиодного компонента включают его компактный форм-фактор бокового свечения, который позволяет осуществлять подсветку с края печатной платы, отличную светоотдачу для своего размера корпуса и улучшенные сертификаты надежности. Он специально разработан для рынков, требующих долговременной долговечности и стабильности характеристик. Ключевым целевым применением являетсяАвтомобильное интерьерное освещение, такое как подсветка переключателей, индикаторов приборной панели и панелей управления. Его квалификация делает его пригодным для других применений, где необходима устойчивость к таким факторам окружающей среды, как сера и высокие рабочие температуры.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических, оптических и тепловых параметров имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Основные характеристики светодиода определены при стандартном испытательном условии прямого тока (I_F) 50 мА.

• Типичная сила света (I_V):2800 милликандел (мкд). Это мера воспринимаемой яркости в определенном направлении. Минимальное гарантированное значение составляет 2240 мкд, а максимальное может достигать 4500 мкд, что указывает на возможные вариации от компонента к компоненту, охватываемые системой бинирования.
• Угол обзора (2θ_½):120 градусов. Этот широкий угол обзора обеспечивает равномерное освещение на большой площади, что необходимо для применений с боковым свечением, где свет должен рассеиваться в боковом направлении.
• Доминирующая длина волны (λ_d):591 нм (типичное значение), в диапазоне от 588 нм до 594 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет желтого света. Жесткий допуск (±1 нм) обеспечивает стабильный цветовой выход в различных производственных партиях.

Измерение светового потока имеет заявленный допуск ±11%, и все измерения приведены относительно температуры тепловой площадки 25°C.

2.2 Электрические и тепловые параметры

• Прямое напряжение (V_F):2.20 В (типичное) при 50 мА, в диапазоне от 1.75 В до 2.75 В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока. Допуск измерения составляет ±0.05 В.
• Прямой ток (I_F):Номинальный непрерывный прямой ток для устройства составляет от 5 мА (минимальный для работы) до 70 мА (абсолютный максимум). Типичный рабочий ток — 50 мА.
• Тепловое сопротивление:Приведены два значения:
  • Реальное R_thJS:85 К/Вт (типичное), 100 К/Вт (макс.). Это представляет собой фактическое тепловое сопротивление от полупроводникового перехода до точки пайки.
  • Электрическое R_thJS:60 К/Вт (типичное), 85 К/Вт (макс.). Это значение часто получается методами электрических измерений и, как правило, ниже реального. Конструкторам следует использоватьРеальное значение R_thJS(85 К/Вт) для точных расчетов теплового режима, чтобы температура перехода (T_J) не превышала своего максимального номинала.

3. Предельные эксплуатационные режимы и надежность

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению устройства.

• Рассеиваемая мощность (P_d):192 мВт.
• Температура перехода (T_J):125 °C.
• Рабочая температура (T_opr):от -40 °C до +110 °C. Этот широкий диапазон необходим для автомобильных применений.
• Температура хранения (T_stg):от -40 °C до +110 °C.
• Чувствительность к ЭСР (HBM):2 кВ. Это указывает на средний уровень защиты от электростатического разряда. Во время сборки по-прежнему следует соблюдать соответствующие процедуры обращения с ЭСР.
• Импульсный ток (I_FM):100 мА для импульсов ≤10 мкс с очень низким коэффициентом заполнения (D=0.005).
• Устойчивость к сере:Класс A1. Эта сертификация указывает на то, что смола и материалы светодиода устойчивы к коррозии, вызванной серосодержащей атмосферой, что является распространенной проблемой в некоторых промышленных и автомобильных средах.
• Пайка:Выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 30 секунд.
• Соответствие:Компонент соответствует требованиям RoHS, REACH и не содержит галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

4. Анализ характеристических кривых

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

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

График показывает экспоненциальную зависимость, типичную для светодиодов. В рекомендуемой рабочей точке 50 мА напряжение составляет около 2.2 В. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема драйвера могла обеспечить стабильный ток в этом диапазоне напряжений.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход увеличивается с ростом тока, но начинает проявлять признаки насыщения при более высоких токах (приближаясь к 70 мА). Работа при 50 мА обеспечивает хороший баланс между яркостью и эффективностью/тепловыделением.

4.3 Температурные зависимости

Три ключевых графика иллюстрируют тепловые эффекты:Относительная сила света в зависимости от температуры перехода:Световой выход уменьшается с ростом температуры. При максимальной температуре перехода 125°C выход составляет примерно 60-70% от значения при 25°C. Это необходимо учитывать при расчетах яркости для высокотемпературных сред.Относительное прямое напряжение в зависимости от температуры перехода:Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2 мВ/°C. Эту характеристику иногда можно использовать для косвенного измерения температуры.Относительная длина волны в зависимости от температуры перехода:Доминирующая длина волны слегка смещается с температурой (примерно +0.1 нм/°C). Этим, как правило, можно пренебречь для желтых индикаторных применений, но это важно для применений, критичных к цвету.

4.4 Кривая снижения номинального прямого тока

Это критически важный график для надежности. Он показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток в зависимости от температуры контактной площадки (T_S). Например, при температуре площадки 110°C максимально допустимый ток падает до 55 мА. При абсолютной максимальной температуре площадки ток должен быть снижен до 5 мА. Эту кривую необходимо использовать, чтобы убедиться, что светодиод не перегружен для своей рабочей температуры.

4.5 Допустимая импульсная нагрузочная способность

Этот график определяет максимальный одиночный импульсный ток, который светодиод может выдержать в течение очень коротких промежутков времени (от микросекунд до миллисекунд) при различных коэффициентах заполнения. Это позволяет реализовывать конструкции, требующие кратковременных вспышек высокой интенсивности.

5. Объяснение системы бинирования

Для управления производственными вариациями светодиоды сортируются по бинам производительности. В номер детали, вероятно, включены коды, указывающие его бин для ключевых параметров.

5.1 Бинирование по силе света

Представленная таблица содержит обширную структуру бинирования от L1 (11.2-14 мкд) до GA (18000-22400 мкд). Типичная деталь с 2800 мкд попадает в бинCA(2800-3550 мкд). Конструкторы должны указывать требуемый бин силы света, чтобы обеспечить одинаковую яркость всех компонентов в продукте.

5.2 Бинирование по доминирующей длине волны

Длина волны бинируется с шагом 3 нм. Типичное значение 591 нм соответствует бину8891(588-591 нм) или бину9194(591-594 нм). Указание узкого бина длины волны имеет решающее значение для цветовой согласованности, особенно в массивах из нескольких светодиодов.

5.3 Бинирование по прямому напряжению

Фрагмент показывает код бина напряжения "1012" с диапазоном от 1.0 В до 1.2 В, что, по-видимому, не соответствует типичному значению 2.2 В. Это может быть ошибкой в предоставленном тексте или относиться к другому варианту продукта. Обычно V_Fбинируется с шагом, например, 0.1 В или 0.2 В (например, 2.0-2.2 В, 2.2-2.4 В).

6. Механические характеристики, упаковка и монтажная информация

6.1 Механические размеры и полярность

Светодиод использует стандартный корпус PLCC-2 для поверхностного монтажа. Точные размеры (длина, ширина, высота) и расположение контактных площадок определены в разделе механического чертежа. Корпус включает формованную линзу для достижения угла обзора 120 градусов. Полярность указывается маркировкой катода на корпусе; подключение устройства в обратном смещении не предназначено для работы.

6.2 Рекомендуемая контактная площадка и профиль оплавления

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (конструкция контактной площадки) для обеспечения надлежащей пайки и механической стабильности. Профиль пайки оплавлением задан как пиковая температура 260°C в течение максимум 30 секунд. Соблюдение этого профиля крайне важно для предотвращения теплового повреждения пластикового корпуса и внутреннего кристалла.

6.3 Информация об упаковке

Светодиоды поставляются на ленте и катушке для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием pick-and-place. Спецификации катушки (ширина ленты, расстояние между карманами, диаметр катушки) стандартизированы для подхода к распространенным машинам для SMT-монтажа.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типовые схемы включения

Для данного светодиода требуется источник постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Использование максимального V_F(2.75 В) для этого расчета гарантирует, что ток не превысит предел даже при вариациях от компонента к компоненту. Для источника питания 5 В и целевого тока 50 мА: R = (5В - 2.75В) / 0.05А = 45 Ом. Стандартный резистор 47 Ом будет подходящим. Номинальная мощность резистора должна быть не менее P = I²R = (0.05)²* 47 = 0.1175 Вт, поэтому резистора 1/4 Вт достаточно.

7.2 Тепловой режим

Эффективный отвод тепла жизненно важен для поддержания яркости и долговечности. Используя Реальное R_thJS85 К/Вт: Если светодиод рассеивает P_d= V_F* I_F= 2.2В * 0.05А = 0.11 Вт, то повышение температуры от перехода до точки пайки составляет ΔT = R_th* P = 85 * 0.11 ≈ 9.4°C. Если температура контактной площадки на печатной плате составляет 80°C, то температура перехода T_Jбудет ~89.4°C, что находится в пределах лимита 125°C. Конструкторы должны обеспечить, чтобы сама печатная плата могла рассеивать тепло, чтобы поддерживать температуру площадки как можно ниже.

7.3 Меры предосторожности при использовании

• Всегда соблюдайте полярность, чтобы предотвратить повреждение.
• Не работайте ниже 5 мА, как указано на кривой снижения номинала.
• Обеспечьте надлежащую защиту от ЭСР во время обращения и сборки.
• Точно следуйте рекомендуемому профилю оплавления.
• Учитывайте влияние температуры на силу света и длину волны для конечного применения.
• Для автомобильного применения убедитесь, что конструкция схемы учитывает выбросы нагрузки и другие переходные процессы, характерные для электрической системы автомобиля.

8. Техническое сравнение и часто задаваемые вопросы

8.1 Отличия от стандартных светодиодов

Этот светодиод отличается сочетаниемформ-фактора бокового свечения, высокой яркости (2800 мкд)в малом корпусе исертификатов надежности (AEC-Q102, Сера A1). По сравнению со стандартным светодиодом PLCC-2 с верхним излучением, он излучает свет сбоку, что позволяет реализовывать уникальные оптические конструкции. По сравнению с другими светодиодами бокового свечения, его квалификация AEC-Q102 специально нацелена на строгие требования к надежности автомобильной электроники.

8.2 Часто задаваемые вопросы на основе параметров

В: Могу ли я запитать этот светодиод от 3.3 В без резистора?

О: Нет. При типичном V_F2.2 В, прямое подключение к 3.3 В вызовет чрезмерный ток, потенциально превышающий абсолютный максимальный номинал и разрушающий светодиод. Всегда требуется токоограничивающий резистор или стабилизатор тока.

В: Почему сила света измеряется в мкд, а не в люменах?

О: Милликанделы (мкд) измеряют силу света, то есть свет, излучаемый в определенном направлении. Люмены измеряют общий световой поток (свет во всех направлениях). Для направленного компонента, такого как светодиод бокового свечения с определенным углом обзора, мкд является более релевантной метрикой. Общий поток можно приблизительно оценить, если известно угловое распределение.

В: Что означает "Устойчивость к сере Класс A1" для моей конструкции?

О: Это означает, что герметизирующая смола и материалы светодиода разработаны для сопротивления потемнению или коррозии, вызванной сероводородом и другими сернистыми газами. Это критически важно в таких применениях, как автомобилестроение (где определенные материалы салона могут выделять серу), промышленные условия или места с высоким уровнем загрязнения. Это повышает долгосрочную надежность и сохраняет световой выход.

В: Как интерпретировать коды бинирования в номере детали?

О: Номер детали (например, 57-21R-UY0501H-AM) содержит встроенные коды. Хотя полная расшифровка здесь не предоставлена, сегменты, такие как "UY", вероятно, указывают цвет (Желтый), а другие символы определяют бин силы света (например, CA для 2800 мкд) и бин длины волны. Для точной расшифровки обратитесь к полному руководству по заказу производителя.

9. Принципы работы и тенденции

9.1 Основной принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла (обычно на основе таких материалов, как AlInGaP для желтого света), высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала и легирование определяют доминирующую длину волны (цвет) излучаемого света.

9.2 Тенденции отрасли

Тенденция для таких компонентов направлена наповышение эффективности(больше светового выхода на ватт электрической мощности),увеличение плотности мощностив меньших корпусах иулучшение спецификаций надежностидля удовлетворения требований автомобильных (AEC-Q102), промышленных и наружных применений. Также распространена интеграция таких функций, как встроенная защита от электростатического разряда и более жесткое бинирование для согласованности цвета и потока. Переход к материалам, не содержащим галогенов и соответствующим экологическим нормам, как видно в этой спецификации, является стандартным отраслевым требованием, обусловленным глобальными нормативными актами.