Техническая спецификация белого светодиода PLCC-2 - 3.5x2.75x1.1мм - 3.12В - 0.238Вт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полную техническую спецификацию серии белых светоизлучающих диодов (LED) в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) для поверхностного монтажа. Эти светодиоды изготовлены с использованием синего светодиодного кристалла в комбинации с люминофорным покрытием для получения белого света. Они предназначены для общего освещения и индикации, где требуется надежная работа и совместимость со стандартными автоматизированными процессами сборки.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества данной серии светодиодов обусловлены конструкцией корпуса и рабочими характеристиками:

• Корпус:Стандартный корпус PLCC-2 обеспечивает совместимость с широким спектром линий SMT-сборки и паяльных процессов.
• Угол обзора:Обеспечивает чрезвычайно широкий угол обзора 120 градусов (тип.), обеспечивая равномерное распределение света.
• Автоматизация:Поставляются на катушке в ленте для высокоскоростной сборки методом "pick-and-place".
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS, отвечая международным экологическим стандартам.
• Чувствительность к влаге:Класс чувствительности к влаге (MSL) установлен на уровне 3, что требует соблюдения специальных процедур обращения, описанных в разделе об упаковке.

1.2 Целевые области применения

Данные светодиоды подходят для различных целей внутреннего освещения и индикации. Ключевые области применения включают:

• Оптические индикаторы состояния на электронных устройствах и панелях управления.
• Подсветка внутренних информационных дисплеев и вывесок.
• Общее освещение в трубчатых светильниках.
• Общее декоративное или функциональное освещение, где требуется белый свет.

Важное примечание:В техническом описании явно указано, что данный продуктне подходит для применения в гибких лентах. Конструкторам необходимо учитывать механическую жесткость корпуса PLCC-2.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный объективный анализ ключевых рабочих параметров светодиода, измеренных при стандартных условиях испытаний Ts=25°C.

2.1 Электрооптические характеристики

В таблице ниже приведены критические рабочие показатели для различных вариантов продукта с разной коррелированной цветовой температурой (CCT). Все значения измерены при прямом токе (IF) 60 мА.

Таблица: Электрические и оптические характеристики (Ts=25°C)

• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 3.0 В (мин.) до 3.4 В (макс.), типичное значение 3.12 В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы драйвера, чтобы обеспечить правильную стабилизацию тока.
• Световой поток (Φ):Немного варьируется в зависимости от бина CCT. Для большинства белых бинов (E40, E50, A57, E65) световой поток составляет 26.5 лм (тип.) в диапазоне 26-28 лм. Теплый белый бин (E30) имеет немного меньший типичный выход 25.5 лм (диапазон 24-28 лм).
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов (типичный). Определяет угловую ширину, на которой сила света падает до половины от пикового значения.
• Индекс цветопередачи (CRI):Минимум 80, типичное значение 81.5. Указывает на хорошее качество цветопередачи для общего освещения.
• Термическое сопротивление (RθJ-S):55 °C/Вт (типичное). Это сопротивление тепловому потоку от полупроводникового перехода к точке пайки. Ключевой параметр для проектирования системы теплового управления.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (PD):238 мВт. Общая электрическая мощность, преобразуемая в тепло и свет, не должна превышать это значение.
• Прямой ток (IF):70 мА (постоянный).
• Пиковый прямой ток (IFP):140 мА. Допускается только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение может вызвать пробой.
• Электростатический разряд (ESD):2000 В (модель человеческого тела). Хотя выход годных изделий превышает 90% на этом уровне, защита от ESD при обращении все равно требуется.
• Диапазоны температур:
  • Рабочая (TOPR): от -40°C до +85°C.
  • Хранения (TSTG): от -40°C до +100°C.
  • Перехода (TJ): 110°C (максимум). Фактическая температура перехода во время работы должна быть рассчитана и поддерживаться ниже этого предела.

3. Объяснение системы бининга

Светодиоды сортируются (бинируются) по ключевым параметрам для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Это позволяет конструкторам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения.

3.1 Бининг по прямому напряжению и световому потоку

При IF=60 мА светодиоды классифицируются по бинам для прямого напряжения (VF) и светового потока (Φ).

• Бины прямого напряжения (H1, H2, I1, I2):Представляют диапазоны напряжения: 3.0-3.1 В, 3.1-3.2 В, 3.2-3.3 В и 3.3-3.4 В соответственно.
• Бин светового потока (QIA):Этот бин соответствует диапазону светового потока 26-28 люмен.

3.2 Бининг по коррелированной цветовой температуре (CCT)

Белый свет определяется его координатами цветности на диаграмме CIE 1931. В техническом описании приведены конкретные бины с соответствующими границами координат (x1,y1 до x4,y4), которые образуют четырехугольник на диаграмме.

• E30:Теплый белый (2780-3110K)
• E40:Нейтральный белый (3770-4330K)
• E50:Холодный белый (4660-5360K)
• A57:Холодный белый по ANSI (5350-6050K)
• E65:Дневной белый (6050-6950K)

Типичный допуск измерения для координат цвета составляет ±0.005.

4. Анализ рабочих кривых

Графические данные дают представление о поведении устройства в различных условиях.

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

Представленная кривая показывает зависимость между прямым напряжением (VF) и прямым током (IF). Это нелинейная кривая, типичная для диода. Напряжение увеличивается с ростом тока, а наклон представляет динамическое сопротивление светодиода. Конструкторы используют эту кривую для выбора подходящего рабочего напряжения/тока для достижения желаемой яркости, оставаясь в пределах ограничений по мощности.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Эта кривая иллюстрирует, как световой выход (относительная интенсивность) изменяется с приложенным прямым током. Как правило, выход увеличивается с током, но может насыщаться или становиться менее эффективным при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и "droop". Этот график необходим для определения оптимального рабочего тока с точки зрения эффективности и долговечности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и чертежи

Светодиод размещен в корпусе PLCC-2. Ключевые размеры (все в миллиметрах, допуск ±0.05 мм, если не указано иное) включают:

• Общая длина: 3.50 мм
• Общая ширина: 2.75 мм
• Общая высота: 1.10 мм
• Размеры выводов: Конкретные ширины контактных площадок и расстояния подробно описаны на схеме паяльного рисунка (Рис. 1-5).

5.2 Идентификация полярности и паяльный рисунок

Четкая маркировка полярности критически важна для правильной установки. Катод (C, отрицательный) обозначен на корпусе. Техническое описание включает рекомендуемый рисунок контактных площадок для пайки (Рис. 1-5) для проектирования печатной платы, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения и механическую стабильность во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Инструкции по пайке оплавлением для SMT

Светодиод подходит для всех стандартных процессов SMT-сборки. Однако, из-за его рейтинга MSL Уровень 3, необходимы определенные меры предосторожности:

• Чувствительность к влаге:После вскрытия герметичного влагозащитного пакета компоненты должны быть смонтированы в течение 168 часов (7 дней) при хранении в условиях ≤30°C/60% относительной влажности.
• Прогрев (сушка):Если время экспозиции превышено, компоненты должны быть прогреты перед использованием для удаления поглощенной влаги и предотвращения "попкорн"-трещин во время оплавления. Применяются стандартные профили прогрева (например, 125°C в течение указанного времени).
• Профиль оплавления:Следует использовать стандартный бессвинцовый (или свинцовый) профиль оплавления с пиковой температурой, не превышающей максимальные параметры устройства (см. ограничения по температуре корпуса и перехода). Необходимо учитывать тепловую массу печатной платы и компонентов.

6.2 Общие меры предосторожности при обращении

• Избегайте механических нагрузок на линзу светодиода и выводы.
• Используйте практики защиты от электростатического разряда (ESD) во время обращения и сборки.
• Не прикасайтесь к линзе голыми руками, чтобы избежать загрязнения.
• Храните в оригинальной влагозащитной упаковке до готовности к использованию.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются в стандартной для отрасли упаковке для автоматизированной сборки.

• Несущая лента:Указаны размеры формованной несущей ленты, удерживающей отдельные светодиоды, включая размер кармана, шаг и ширину ленты.
• Размер катушки:Спецификации для катушки, на которую намотана несущая лента, включая диаметр катушки и размер ступицы.
• Спецификация этикетки:Формат этикетки на катушке, которая обычно включает номер детали, количество, код партии и дату выпуска.

7.2 Влагозащитная упаковка и коробка

Катушки упакованы в герметичный влагозащитный пакет с осушителем и индикаторной картой влажности для поддержания рейтинга MSL. Эти пакеты затем упаковываются в картонные коробки для отгрузки.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы драйвера

Учитывая характеристики прямого напряжения (VF тип. 3.12 В, макс. 3.4 В при 60 мА), настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо источника постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильный световой выход и защищает светодиод от теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы ограничивать максимальный ток до 70 мА постоянного тока.

8.2 Тепловое управление

При термическом сопротивлении 55 °C/Вт эффективный теплоотвод важен, особенно при работе на более высоких токах или в условиях повышенной температуры окружающей среды. Разводка печатной платы должна обеспечивать достаточную площадь меди (тепловые площадки), соединенную с точками пайки светодиода, для рассеивания тепла. Максимальная температура перехода (110°C) не должна превышаться. Фактическую температуру перехода можно оценить по формуле: Tj = Ts + (RθJ-S * PD), где Ts — температура точки пайки, а PD — рассеиваемая мощность (VF * IF).

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов делает эти светодиоды подходящими для применений, требующих широкого, рассеянного освещения, а не сфокусированного луча. Для применений, требующих более направленного света, потребуются вторичная оптика (линзы).

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя на рынке существует множество белых светодиодов PLCC-2, данная серия выделяется сочетанием параметров:

• Сбалансированная производительность:Обеспечивает хороший баланс светового потока (26-28 лм), индекса цветопередачи (>80) и широкого угла обзора при стандартном токе накачки 60 мА.
• Комплексный бининг:Детальный бининг по напряжению, потоку и нескольким CCT предоставляет конструкторам гибкость в выборе компонентов для критичных к цвету и яркости применений.
• Четкие рекомендации по применению:Явное предупреждение об использовании в гибких лентах является ключевым отличием, предотвращающим отказы в полевых условиях из-за механических нагрузок.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

В техническом описании характеристики светодиода приведены для IF=60 мА, и это типичная рабочая точка. Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 70 мА. Для оптимальной долговечности и эффективности рекомендуется работать на токе 60 мА или ниже. Для конкретных требований к яркости следует обращаться к кривой зависимости производительности от тока.

10.2 Как выбрать правильный бин CCT?

Выбирайте бин CCT (E30, E40, E50, A57, E65) на основе желаемого "цвета" белого света для вашего приложения — от более теплого (желтоватого) до более холодного (голубоватого). Бины координат цветности обеспечивают цветовую однородность в пределах выбранной группы.

10.3 Могу ли я питать этот светодиод от источника питания 3.3 В?

Прямое подключение к источнику 3.3 В рискованно. Типичное прямое напряжение составляет 3.12 В, но оно может достигать 3.4 В. Источник 3.3 В может не надежно включать все устройства, особенно те, что находятся в бинах с более высоким VF, что приведет к нестабильной яркости. Правильным решением является схема драйвера постоянного тока.

10.4 Каковы последствия превышения времени экспозиции влаге?

Если лимит экспозиции MSL Уровень 3 (168 часов) превышен без надлежащего прогрева, поглощенная влага может быстро испариться во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением. Это может вызвать внутреннее расслоение или "попкорн"-трещины пластикового корпуса, приводя к немедленному или скрытому отказу.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикаторов состояния

Инженер проектирует панель управления, требующую нескольких ярких, однородных белых индикаторов состояния. Панель работает в помещении при комнатной температуре.

• Выбор компонента:Данный светодиод PLCC-2 выбран из-за его широкого угла обзора (обеспечивает видимость с различных углов), совместимости с SMT (упрощает сборку) и хорошей яркости.
• Проектирование схемы:Простая схема постоянного тока спроектирована с использованием токоограничивающего резистора, включенного последовательно со стабилизатором напряжения. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения питания (например, 5 В), целевого тока (60 мА) и максимального ожидаемого VF (3.4 В): R = (Vпитания - VF_макс) / IF = (5 - 3.4) / 0.06 ≈ 26.7 Ом. Выбран резистор 27 Ом.
• Тепловое управление:Поскольку панель работает с низкой скважностью и при температуре окружающей среды, а мощность на один светодиод низкая (~0.2 Вт), стандартной заливки медью на печатной плате достаточно для рассеивания тепла. Температура перехода проверена и находится в пределах нормы.
• Результат:Конечный продукт имеет надежные, стабильно яркие индикаторы, которые легко производить в больших объемах.

12. Принцип работы

Данный белый светодиод работает по принципу люминофорного преобразования. Основной компонент — это полупроводниковый кристалл, который излучает синий свет при прохождении через него электрического тока (электролюминесценция). Этот синий свет затем направляется на слой люминофорного материала, нанесенного внутри корпуса. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде света с большей длиной волны (желтый, красный). Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Конкретная смесь люминофоров определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) излучаемого белого света.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии SMD-светодиодов, включая устройства типа PLCC-2, продолжает фокусироваться на нескольких ключевых областях:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в конструкции кристалла, эффективности люминофора и архитектуре корпуса направлены на получение большего светового выхода (люмен) при той же входной электрической мощности (ватт).
• Улучшение качества цвета и однородности:Достижения в технологии люминофоров и более строгие процессы бининга приводят к более высоким значениям CRI и более точному контролю цветовой точки, удовлетворяя требованиям высококачественных осветительных приложений.
• Повышение надежности и срока службы:Исследования в области лучших материалов корпуса, методов крепления кристалла и теплового управления продлевают срок службы и поддерживают световой выход с течением времени (сохранение светового потока).
• Миниатюризация и интеграция:Хотя PLCC-2 остается стандартом, наблюдается тенденция к уменьшению занимаемой площади корпуса и использованию корпусов типа CSP (Chip Scale Package) для применений с ограниченным пространством, а также к интегрированным модулям, объединяющим несколько светодиодов и драйверов.