Техническая документация на SMD светодиод средней мощности 67-22ST - Корпус PLCC-2 - 65мА - 2.9В макс. - Белый свет

1. Обзор продукта

Серия 67-22ST представляет собой семейство SMD (Surface-Mount Device) светодиодов средней мощности в стандартном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Эти компоненты разработаны для обеспечения высокоэффективного белого света, что делает их пригодными для широкого спектра общих и декоративных осветительных применений. Основная философия дизайна сосредоточена на достижении оптимального баланса между световыми характеристиками, энергоэффективностью, надежностью и экономической эффективностью.

Светодиод использует технологию чипа InGaN (нитрид индия-галлия), инкапсулированного в прозрачную смолу. Эта комбинация отвечает за генерацию белого света. Корпус характеризуется компактными размерами и широким углом обзора, обычно 120 градусов, что способствует равномерному распределению света. Ключевой особенностью этой серии является соответствие современным экологическим и стандартам безопасности, включая отсутствие свинца (Pb-free), соответствие RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

Основными целевыми рынками для этого светодиода являются общее окружающее освещение, декоративное и архитектурное освещение, сценическое освещение, подсветка индикаторов и различные задачи освещения, где требуется стабильный, высококачественный белый свет. Его форм-фактор и параметры производительности хорошо подходят для интеграции в светодиодные ленты, модули, световые панели и лампы для модернизации.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен подробный разбор критических параметров, определяющих рабочие границы и производительность светодиода в стандартных условиях (Tsoldering = 25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется и должна быть исключена в надежной конструкции.

• Прямой ток (IF):180 мА (постоянный).
• Пиковый прямой ток (IFP):300 мА (импульсный, скважность 1/10, длительность импульса 10 мс). Этот параметр критически важен для конструкций, использующих ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для диммирования.
• Рассеиваемая мощность (Pd):522 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу в широком диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +100°C.
• Тепловое сопротивление (RθJ-S):21 °C/Вт (от перехода к точке пайки). Это критический параметр для проектирования теплового менеджмента. Он указывает, что на каждый ватт рассеиваемой мощности температура перехода будет повышаться на 21°C относительно температуры точки пайки.
• Максимальная температура перехода (Tj):115°C. Полупроводниковый переход не должен превышать эту температуру.
• Температура пайки:Пайка оплавлением указана при 260°C максимум в течение 10 секунд. Ручная пайка допускается при 350°C максимум в течение 3 секунд. Эти ограничения должны строго соблюдаться во время сборки печатной платы.

Важное примечание:Эти светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ESD). Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ESD (использование заземленных браслетов, проводящих ковриков и т.д.).

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют типичную производительность светодиода при работе на номинальном прямом токе 65 мА.

• Световой поток (Φ):Минимальный световой выход варьируется в зависимости от варианта продукта (коррелированная цветовая температура - CCT), от 36 лм до 39 лм, как указано в таблице массового производства. Применяется типичный допуск ±11%.
• Прямое напряжение (VF):Максимальное значение составляет 2.9 В при 65 мА, с типичным допуском ±0.1 В. Фактическое VF разбивается на бины (см. Раздел 3).
• Индекс цветопередачи (CRI - Ra):Минимальное значение составляет 80 для кода бина "K", с допуском ±2. Значение R9 (насыщенность красного) указано как минимум 0.
• Угол обзора (2θ1/2):Обычно 120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения.
• Световая отдача:Типичная отдача составляет до 225 лм/Вт для определенных вариантов (например, 4000K, 5000K), рассчитанная при условии прямого тока 65 мА.
• Обратный ток (IR):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5 В.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения цветовой и яркостной консистенции в производстве светодиоды сортируются по бинам. Серия 67-22ST использует комплексную систему бинов для ключевых параметров.

3.1 Биннинг индекса цветопередачи (CRI)

Номер продукта включает код для CRI. Для этой серии используется код "K", который соответствует минимальному CRI (Ra) 80.

3.2 Биннинг светового потока

Световой поток разбивается на бины в соответствии с CCT светодиода. Код бина (например, 36L2, 39L2) определяет минимальный и максимальный диапазон потока в люменах.

• 2700K:Бины включают 36L2 (36-38 лм), 38L2 (38-40 лм), 40L2 (40-42 лм).
• 3000K/3500K:Бины включают 38L2 (38-40 лм), 40L2 (40-42 лм), 42L2 (42-44 лм).
• 4000K/5000K/5700K/6500K:Бины включают 39L2 (39-41 лм), 41L2 (41-43 лм), 43L2 (43-45 лм).

Допуск на световой поток составляет ±11%.

3.3 Биннинг прямого напряжения (VF)

Прямое напряжение группируется и разбивается на бины для помощи в проектировании схемы для стабильного токового управления. Код бина является частью номера продукта (например, "29" в 5M403929U6).

• Группа 2629:Эта группа включает бины 26A (2.6-2.7В), 27A (2.7-2.8В) и 28A (2.8-2.9В). Пример номера продукта использует верхний предел этой группы, 2.9В макс.

Допуск на прямое напряжение составляет ±0.1 В.

3.4 Биннинг цветности (цвета)

Светодиоды разбиваются на бины в пределах эллипса Мак-Адама 5-го шага для каждой коррелированной цветовой температуры (CCT). Это гарантирует, что все светодиоды одного заказанного CCT (2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K) будут визуально консистентны по цвету, так как они попадают в очень маленькую область на диаграмме цветности CIE 1931. Предоставленная таблица перечисляет целевые координаты Cx, Cy и параметры эллипса (a, b, theta) для каждого шага CCT. Допуск для координат цветности составляет ±0.01.

4. Анализ кривых производительности

В технической документации представлены несколько графиков, иллюстрирующих взаимосвязь ключевых параметров. Понимание этих графиков жизненно важно для надежного проектирования системы.

4.1 Смещение прямого напряжения в зависимости от температуры перехода (Рис. 1)

Эта кривая показывает, что прямое напряжение (VF) светодиода линейно уменьшается с увеличением температуры перехода (Tj). Это характерно для полупроводниковых диодов. Для проектирования теплового менеджмента или схемы с постоянным током необходимо учитывать этот отрицательный температурный коэффициент, чтобы избежать теплового разгона при использовании источника постоянного напряжения.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока (Рис. 2)

Световой выход не пропорционален току линейно. Хотя выход увеличивается с током, зависимость становится сублинейной при более высоких токах из-за падения эффективности и усиления тепловых эффектов. Работа значительно выше номинальных 65 мА даст уменьшающуюся отдачу света на ватт и будет генерировать больше тепла.

4.3 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода (Рис. 3)

Это одна из самых критических кривых. Она демонстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода светодиода. Высокие температуры перехода напрямую приводят к снижению эффективности (люмен на ватт) и ускоренной деградации светового потока (сокращению срока службы). Эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение для поддержания производительности и долговечности.

4.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Рис. 4)

Это классическая ВАХ (вольт-амперная характеристика) для диода. Она показывает экспоненциальную зависимость. Для драйвера постоянного тока, установленного на 65 мА, напряжение на светодиоде будет примерно 2.9 В или меньше, в зависимости от конкретного бина VF и температуры.

4.5 Максимальный ток накачки в зависимости от температуры пайки (Рис. 5)

Этот график определяет снижение максимально допустимого прямого тока в зависимости от температуры в точке пайки (Ts). По мере увеличения Ts максимальный безопасный рабочий ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение температурой перехода своего предела в 115°C. Эта диаграмма необходима для проектирования приложений, работающих в условиях высокой температуры окружающей среды.

4.6 Диаграмма направленности (Рис. 6)

Эта полярная диаграмма визуально представляет пространственное распределение силы света. 67-22ST демонстрирует ламбертовское или близкое к ламбертовскому распределение, типичное для корпусов PLCC с куполообразной линзой, что приводит к широкому углу обзора в 120 градусов.

4.7 Спектральное распределение

Техническая документация включает график спектрального распределения мощности (длина волны в зависимости от относительной интенсивности). Он показывает профиль излучения светодиода в видимом спектре. Для белых светодиодов это обычно синий пик (от чипа InGaN) в сочетании с более широким излучением желтого люминофора. Форма этой кривой напрямую влияет на индекс цветопередачи (CRI) и воспринимаемое качество белого света.

5. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

5.1 Электрическое управление

Управление постоянным током обязательно:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока (CC) для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Номинальный ток накачки составляет 65 мА. Хотя абсолютный максимум равен 180 мА, работа выше номинального тока снизит эффективность и срок службы. Для диммирования предпочтительным методом является ШИМ (широтно-импульсная модуляция), так как она сохраняет цветовую консистенцию.

5.2 Тепловой менеджмент

Это самый важный фактор для надежности и производительности.

• Теплоотвод:Печатная плата должна выступать в качестве эффективного теплоотвода. Используйте плату с достаточной площадью меди (медная заливка), соединенной с тепловой площадкой светодиода (точками пайки).
• Тепловой путь:Минимизируйте тепловое сопротивление от перехода светодиода до окружающей среды. RθJ-S в 21°C/Вт - это сопротивление от перехода до точки пайки на вашей плате. Вы должны добавить сопротивление от платы до окружающей среды.
• Расчет:Оцените Tj по формуле: Tj = Ts + (Pd * RθJ-S), где Ts - измеренная температура в точке пайки на печатной плате. Убедитесь, что Tj остается значительно ниже 115°C при всех рабочих условиях.

5.3 Оптическая интеграция

Широкий угол луча в 120 градусов подходит для применений, требующих рассеянного, равномерного освещения. Для более сфокусированных лучей потребуется вторичная оптика (линзы, отражатели). Прозрачный смоляной корпус совместим с большинством распространенных оптических материалов.

6. Сравнение и дифференциация

Серия 67-22ST позиционирует себя на конкурентном рынке светодиодов средней мощности благодаря нескольким ключевым атрибутам:

• Сбалансированная производительность:Она предлагает сильную комбинацию эффективности (до 225 лм/Вт тип.), хорошего CRI (мин. 80) и широкого диапазона CCT, что делает ее универсальным компонентом общего назначения.
• Стандартизированный корпус:Корпус PLCC-2 является повсеместным, что обеспечивает широкую совместимость с существующими производственными процессами, оборудованием для монтажа и оптическими системами.
• Комплексный биннинг:Детальный биннинг для потока, напряжения и цветности (эллипс Мак-Адама 5-го шага) предоставляет проектировщикам предсказуемость, необходимую для консистентного качества конечного продукта, особенно в многодиодных массивах.
• Соответствие экологическим нормам:Полное соответствие стандартам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов обеспечивает будущую защиту конструкций для глобальных рынков со строгими нормами.

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

7.1 Можно ли питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

Не рекомендуется. Отрицательный температурный коэффициент VF может привести к тепловому разгону при питании от постоянного напряжения. Драйвер постоянного тока необходим для стабильной и безопасной работы.

7.2 Что означает "U6" в номере детали?

"U6" - это индекс прямого тока, указывающий номинальный рабочий прямой ток (IF) 65 мА.

7.3 В документации указано минимальное значение R9, равное 0. Что это означает для качества цвета?

Значение R9, равное 0, указывает на то, что этот светодиод не гарантирует улучшенную передачу глубоких красных тонов. Хотя он соответствует общему требованию CRI Ra 80+, в приложениях, где критически важна точная передача красных цветов (например, розничное освещение для мяса или продуктов), могут потребоваться светодиоды с более высоким указанным значением R9 (например, >50).

7.4 Сколько светодиодов можно подключить последовательно?

Количество зависит от диапазона выходного напряжения вашего драйвера. При максимальном VF 2.9 В на светодиод при 65 мА, драйвер на 24 В теоретически может питать около 8 светодиодов последовательно (8 * 2.9 В = 23.2 В), оставляя некоторый запас. Всегда учитывайте допуски напряжения и температурные эффекты.

8. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование линейного светодиодного модуля для подсветки под шкафами с 10 светодиодами, CCT 4000K, накачка 65 мА.

1. Выбор компонента:Выберите 67-22ST/KKX-5M403929U6/2T. Это указывает: CRI 80+ (K), CCT 4000K (4039), Мин. поток 39 лм (39), Макс. VF 2.9 В (29), Ток 65 мА (U6).
2. Электрическое проектирование:Выберите драйвер постоянного тока с выходом 65 мА. Диапазон выходного напряжения драйвера должен покрывать как минимум от 10 * (VF мин.) до 10 * (VF макс.) = ~26 В до 29 В, плюс запас.
3. Тепловое проектирование:Используйте печатную плату на алюминиевой основе (MCPCB) или стандартную плату FR4 с большой сплошной медной площадкой на верхнем слое, соединенной с площадками светодиодов. Убедитесь, что корпус светильника обеспечивает путь для рассеивания тепла.
4. Оптическое проектирование:Для рассеянного освещения светодиоды можно использовать без дополнительной оптики. Для более равномерного внешнего вида над массивом можно разместить рассеивающую крышку.
5. Ожидаемая производительность:Общий световой поток составит примерно 10 * [39 до 41 лм] = 390 до 410 лм (минимум, на основе бина), при этом эффективность системы сильно зависит от теплового дизайна и КПД драйвера.