Синий светодиод 2.8x3.5x0.65 мм 3.4В 0.3Вт для роста растений PLCC-2 Техническое руководство по спецификации

1. Обзор продукта

Данный продукт выполнен в корпусе PLCC-2 с компактными габаритами 2,8 x 3,5 x 0,65 мм. Это синий светодиод, предназначенный для применения в растениеводстве, с пиковой длиной волны 450 нм и широким углом обзора 120°. Светодиод оптимизирован для высокого лучистого потока при прямом токе 100 мА, что делает его подходящим для садоводческого освещения, культивирования тканей и систем растительных фабрик. Ключевые особенности: совместимость со всеми процессами SMT-сборки и пайки, доступность на ленте и катушке, уровень чувствительности к влаге 3 и соответствие RoHS. Конструкция устройства балансирует эффективность и надежность, обеспечивая длительную работу в условиях интенсивного сельскохозяйственного применения.

1.1 Особенности

• Корпус PLCC-2 для компактного дизайна.
• Широкий угол обзора 120° для равномерного распределения света.
• Совместимость со стандартными процессами SMT-сборки.
• Доступность в упаковке на ленте и катушке (4000 шт./катушка).
• Уровень чувствительности к влаге 3 (MSL 3).
• Соответствие RoHS для экологической безопасности.

1.2 Применение

• Освещение для производства цветов.
• Культивирование тканей и микроклональное размножение.
• Вертикальные фермы и растительные фабрики.
• Дополнительное освещение для теплиц.
• Общее садоводческое освещение.

2. Технические параметры и углубленный анализ

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts=25°C, IF=100 мА)

В таблице ниже приведены основные электрические и оптические параметры, измеренные при температуре пайки 25°C и прямом токе 100 мА (если не указано иное).

• Прямое напряжение (VF):Типичное 3,4 В, минимальное 2,8 В, максимальное 3,6 В. Допуск измерения ±0,1 В.
• Обратный ток (IR):При VR=5 В обратный ток очень мал (обычно пренебрежимо мал), максимальный 10 мкА.
• Полный лучистый поток (Φe):Минимальный 140 мВт, типичный 180 мВт, максимальный 224 мВт. Допуск ±10%.
• Пиковая длина волны (λp):Минимальная 440 нм, типичная 450 нм, максимальная 455 нм. Допуск ±2 нм.
• Угол обзора (2θ½):120° типичный, обеспечивающий широкое распределение света.
• Тепловое сопротивление (RthJ-S):15 °C/Вт типичное, что указывает на хорошую передачу тепла от перехода к точке пайки.

2.2 Предельно допустимые значения

Эти значения не должны быть превышены во избежание необратимого повреждения:

• Рассеиваемая мощность (PD):0,3 Вт
• Прямой ток (IF):100 мА (постоянный); пиковый прямой ток (IFP) 150 мА при скважности 1/10, длительность импульса 0,1 мс.
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Электростатический разряд (ESD, HBM):2000 В (выход >90%)
• Рабочая температура (TOPR):от -40°C до +85°C
• Температура хранения (TSTG):от -40°C до +100°C
• Температура перехода (TJ):максимум 115°C

Необходимо следить за тем, чтобы температура перехода не превышала номинальное значение. Максимальный ток следует определять после измерения температуры корпуса в реальных условиях эксплуатации.

2.3 Система сортировки (биннинг)

Изделия сортируются по прямым напряжениям (VF), полному лучистому потоку (Φe) и пиковой длине волны (WLP). На этикетке каждой катушки указан код бина, что позволяет клиентам выбирать светодиоды с совпадающими характеристиками для стабильной работы в массивах. Типичные диапазоны бинов для VF: 2,8–3,6 В; для лучистого потока: 140–224 мВт; для длины волны: 440–455 нм. Такая сортировка обеспечивает однородность цвета и мощности для высококачественных систем освещения.

3. Анализ рабочих кривых

3.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

На рисунке 1 показана зависимость прямого напряжения от прямого тока при комнатной температуре. При увеличении тока от 0 до 150 мА прямое напряжение возрастает примерно с 2,9 В до 3,4 В. Эта кривая важна для проектирования драйверов с регулировкой тока для поддержания стабильного светового потока.

3.2 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

На рисунке 2 показана относительная лучистая мощность как функция прямого тока. Выходная мощность линейно увеличивается с током до примерно 80 мА, затем постепенно насыщается при более высоких токах из-за тепловых эффектов. Работа вблизи 100 мА обеспечивает хороший баланс между эффективностью и потоком.

3.3 Температурная зависимость

На рисунке 3 показана относительная мощность относительно температуры пайки (Ts). При более высоких температурах относительная интенсивность снижается; например, при 85°C мощность падает примерно до 80% от значения при 25°C. Этот тепловой спад необходимо учитывать при терморегулировании системы.

На рисунке 4 показан максимально допустимый прямой ток в зависимости от Ts. Чтобы предотвратить перегрев, ток должен быть снижен при повышении температуры окружающей среды. При Ts=85°C максимальный ток уменьшается примерно до 80 мА.

3.4 Спектральное распределение

На рисунке 5 показана спектральная кривая излучения. Пиковая длина волны составляет 450 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) около 20 нм. Эта узкая синяя полоса идеальна для стимуляции определенных фоторецепторов растений, таких как криптохромы и фототропины, способствуя фотосинтезу и фотоморфогенезу.

3.5 Диаграмма направленности

На рисунке 6 показана диаграмма направленности в дальнем поле. При углах ±60° относительно оптической оси интенсивность падает до 50% от пиковой, что подтверждает угол обзора 120°. Такое широкое распределение полезно для равномерного освещения растительного полога.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габариты корпуса

Светодиод помещен в корпус PLCC-2 с размерами 2,8 мм (длина) x 3,5 мм (ширина) x 0,65 мм (высота). Все допуски ±0,2 мм, если не указано иное. На виде сверху показан диаметр линзы 2,48 мм. На виде снизу показана прямоугольная контактная площадка с двумя электродами: анод (более длинная площадка) и катод (более короткая). Полярность маркируется символом «+» на корпусе.

4.2 Контактные площадки для пайки

Рекомендуемые размеры контактных площадок приведены на чертеже (Рис.1-5). Общая площадь площадки составляет примерно 2,1 мм x 2,1 мм на электрод, с шагом 3,5 мм. Правильная конфигурация контактных площадок обеспечивает надежное механическое и тепловое соединение.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Профиль оплавления

Рекомендуется стандартный профиль оплавления для бессвинцовой пайки. Ключевые параметры: предварительный нагрев от 150°C до 200°C в течение 60–120 секунд; время выше ликвидуса (217°C) до 60 секунд; пиковая температура 260°C до 10 секунд; скорость охлаждения менее 6°C/с. Общее время от 25°C до пика не должно превышать 8 минут. Не проводите оплавление более двух раз. Если между оплавлениями прошло более 24 часов, светодиоды могут быть повреждены.

5.2 Ручная пайка

При необходимости ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта – 3 секунды. Допускается только одна попытка пайки. После пайки избегайте механических нагрузок и быстрого охлаждения.

5.3 Ремонт

Ремонт, как правило, не рекомендуется. При неизбежной необходимости используйте двусторонний паяльник для одновременного нагрева обеих площадок и после проверьте работоспособность светодиода.

5.4 Меры предосторожности

Материал корпуса – силикон, который является мягким. Избегайте нажатия на поверхность линзы. Используйте подходящие сопла захвата с контролируемым усилием. Не устанавливайте светодиоды на деформированные печатные платы и избегайте изгиба платы после пайки.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификация упаковки

Каждая катушка содержит 4000 штук. Носитель имеет шаг 4 мм и ширину 12 мм с маркировкой полярности для ориентации. Диаметр катушки 178 мм, диаметр ступицы 60 мм, ширина ленты 12 мм. На этикетке катушки указаны номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина лучистого потока, диапазон прямого напряжения, бин длины волны, количество и дата.

6.2 Влагозащитный пакет

Катушки герметично упакованы во влагозащитный пакет с осушителем и индикатором влажности. Условия хранения до вскрытия: температура ≤30°C, влажность ≤75% ОВ, срок хранения до одного года. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 24 часов при ≤30°C/≤60% ОВ. При превышении срока перед использованием необходима сушка при 60°C в течение 24 часов.

7. Рекомендации по применению

Этот синий светодиод специально разработан для освещения растений. Его пик на 450 нм совпадает с пиками поглощения хлорофилла a, хлорофилла b и каротиноидов, что повышает эффективность фотосинтеза. Для оптимальной работы используйте драйвер постоянного тока с пульсацией менее 5%. Максимальный рабочий ток должен быть снижен с учетом температуры окружающей среды и теплового сопротивления. Обеспечьте хороший отвод тепла, установив светодиод на печатную плату с металлическим сердечником или используя тепловые переходы. Избегайте воздействия серосодержащих соединений и летучих органических соединений (ЛОС), которые могут вызвать обесцвечивание или потерю светового потока. Поддерживайте чистоту окружающей среды во время сборки, чтобы предотвратить притягивание пыли на силиконовую линзу.

8. Техническое сравнение

По сравнению со стандартными SMD-светодиодами 2835, корпус PLCC-2 имеет меньшую площадь (2,8x3,5 мм против 2,8x3,5 мм для 2835, но следует отметить, что PLCC-2 аналогичен по размеру) с более высоким лучистым потоком на корпус (типично 180 мВт при 100 мА) по сравнению с типичными синими светодиодами 2835 (~100 мВт). Широкий угол обзора 120° также обеспечивает лучшую пространственную однородность. Низкое тепловое сопротивление (15°C/Вт) облегчает отвод тепла, что делает этот светодиод подходящим для массивов высокой плотности в растительных фабриках. Стойкость к ESD 2000В (HBM) соответствует отраслевым стандартам.

9. Часто задаваемые вопросы

В1: Какой максимальный прямой ток можно подавать?О: Предельно допустимое значение – 100 мА постоянного тока, но необходимо учитывать снижение при высоких температурах окружающей среды. Для надежной работы рекомендуется 80-90 мА для баланса срока службы и производительности.

В2: Как обращаться со светодиодом, чтобы избежать повреждения ESD?О: Используйте соответствующее оборудование для защиты от ESD (заземленный браслет, проводящие столы, ионизаторы) при обращении. Светодиод выдерживает до 2000 В HBM, но все же требуется осторожность.

В3: Можно ли использовать этот светодиод для общего освещения?О: Да, но он излучает только синий свет. Для получения белого света необходимо комбинировать с люминофором или светодиодами других цветов.

В4: Какие рекомендуемые условия хранения для невскрытых катушек?О: Температура ≤30°C, влажность ≤75% ОВ. Срок хранения – один год с даты упаковки.

10. Практические примеры

В установке вертикальной фермы использовалась панель из 200 таких синих светодиодов для дополнительного освещения салата. При токе 80 мА общий лучистый поток составил 36 Вт (200*0,18 Вт). Панель светодиодов была размещена на высоте 20 см над кроной, обеспечивая PPFD (плотность фотосинтетического фотонного потока) примерно 150 мкмоль/м²/с на уровне кроны. В результате биомасса салата увеличилась на 30% по сравнению с только естественным освещением. Температура перехода светодиодов составляла 45°C, что находится в безопасных пределах.

Другой пример: в лаборатории культивирования тканей массивы этих светодиодов использовались для микроклонального размножения орхидей. Чистый синий спектр минимизировал вытягивание и способствовал развитию корней. Угол обзора 120° обеспечил равномерное освещение полок для культур без горячих точек.

11. Принцип работы

Этот светодиод представляет собой синий светоизлучающий диод на основе нитрида галлия (GaN). При подаче прямого смещения на p-n-переход электроны из n-слоя рекомбинируют с дырками в p-слое в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов. Энергия запрещенной зоны квантовой ямы InGaN настроена на получение света с длиной волны примерно 450 нм (синий). Корпус PLCC-2 инкапсулирует чип и обеспечивает электрические контакты и тепловые пути. Силиконовая линза защищает чип и эффективно извлекает свет.

12. Тенденции развития

Рынок светодиодов для садоводства быстро развивается. Будущие тенденции включают более высокую эффективность (>3 мкмоль/Дж), настраиваемые спектры с комбинацией нескольких длин волн и интеграцию с интеллектуальным управлением. Ожидается, что корпуса PLCC-2 будут уменьшаться, одновременно увеличивая плотность мощности. Нынешнее поколение синих светодиодов уже достигает лучистого потока выше 200 мВт на корпус при 100 мА. Исследования материалов InGaN и конструкций чипов обещают еще лучшие характеристики. Кроме того, усилия по снижению затрат и повышению надежности будут стимулировать внедрение в крупномасштабных растительных фабриках.