Техническая документация на SMD светодиод средней мощности синего свечения 67-21S/B3C - Корпус PLCC-2 - 3.2В типовое - 0.27Вт макс.

1. Обзор продукта

67-21S/B3C — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод средней мощности, предназначенный для общего освещения. Он использует корпус PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), предлагающий компактные размеры, подходящие для автоматизированных процессов сборки. Основной излучаемый цвет — синий, достигаемый за счёт технологии чипа InGaN, с прозрачной смоляной линзой, обеспечивающей широкий угол обзора 120 градусов. Это сочетание характеристик делает его эффективным и универсальным источником света.

Ключевые преимущества данного светодиода включают его высокую световую отдачу, что означает хорошую светоотдачу для его уровня энергопотребления. Корпус не содержит свинца и соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и бесгалогенные требования (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), что гарантирует соответствие современным производственным и экологическим стандартам.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эксплуатационные пределы устройства определены при специфических условиях (температура точки пайки 25°C). Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 75 мА. Для импульсного режима работы допустим пиковый прямой ток (I_FP) 150 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 10 мс. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) равна 270 мВт. Диапазон рабочих температур (T_opr) составляет от -40°C до +85°C, в то время как хранение возможно в диапазоне от -40°C до +100°C. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (R_{th J-S}) равно 50 °C/Вт, а максимально допустимая температура перехода (T_j) — 115°C. Пайка должна строго соответствовать профилям: пайка оплавлением при 260°C не более 10 секунд или ручная пайка при 350°C не более 3 секунд. Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ESD), требуются соответствующие меры предосторожности при обращении.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при температуре точки пайки 25°C и прямом токе 60 мА, ключевые параметры производительности определены следующим образом. Световой поток (I_v) имеет типичный диапазон, минимальные и максимальные значения указаны в разделе бининга. Прямое напряжение (V_F) обычно находится в диапазоне от 2.9В до 3.6В при 60мА. Угол обзора (2θ_1/2) составляет 120 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности. Обратный ток (I_R) ограничен максимумом 50 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Допуски для светового потока и прямого напряжения составляют ±11% и ±0.1В соответственно.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения согласованности в проектировании приложений светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

3.1 Биннинг светового потока

Световой поток классифицируется по бинам D5, D6 и D7. Бин D5 охватывает 2.5 до 3.0 люмен, D6 — 3.0 до 3.5 люмен, а D7 — 3.5 до 4.0 люмен, все измерения проводятся при I_F=60мА.

3.2 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение детально разбито на бины от кода 36 до 42. Каждый бин представляет шаг в 0.1В, начиная с 2.9-3.0В (Бин 36) до 3.5-3.6В (Бин 42), измеренные при I_F=60мА.

3.3 Биннинг доминирующей длины волны

Синий цвет определяется бинами доминирующей длины волны. Бин B50 охватывает 445нм до 450нм, а Бин B51 — 450нм до 455нм, измеренные при I_F=60мА с допуском измерения ±1нм.

4. Анализ кривых производительности

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

4.1 Спектральное распределение

График показывает относительную световую интенсивность в зависимости от длины волны, типичную для синего светодиода InGaN, с пиком в области 455-460нм.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от температуры

Рисунок 1 изображает изменение прямого напряжения относительно температуры перехода. Напряжение обычно уменьшается с ростом температуры, что является характерным свойством полупроводниковых диодов.

4.3 Относительная радиометрическая мощность в зависимости от тока

Рисунок 2 показывает, что световой выход увеличивается с ростом прямого тока, но может демонстрировать сублинейное поведение при более высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов.

4.4 Относительный световой поток в зависимости от температуры

Рисунок 3 иллюстрирует снижение светового потока с увеличением температуры перехода. Световой выход уменьшается при повышении температуры, подчёркивая важность теплового менеджмента.

4.5 Вольт-амперная характеристика

Рисунок 4 представляет зависимость прямого тока от прямого напряжения при фиксированной температуре, показывая типичную экспоненциальную диодную кривую.

4.6 Снижение тока в зависимости от температуры

Рисунок 5 показывает максимально допустимый рабочий прямой ток как функцию температуры пайки с учётом теплового сопротивления. Этот график имеет решающее значение для определения безопасных условий работы в различных тепловых средах.

4.7 Диаграмма направленности

Рисунок 6 представляет собой полярную диаграмму, показывающую пространственное распределение интенсивности света, подтверждающую широкий угол обзора 120 градусов с почти ламбертовской диаграммой.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус PLCC-2 имеет определённую посадочную площадь и профиль. Предоставлены подробные чертежи размеров со стандартными допусками ±0.15мм, если не указано иное. Конструкция включает маркировку анода и катода для правильной ориентации на печатной плате.

5.2 Дизайн контактных площадок и полярность

Расположение контактных площадок разработано для стабильного монтажа и формирования качественного паяного соединения. Чёткие индикаторы полярности (обычно выемка или маркированный катод) на корпусе и рекомендуемая шелкография на печатной плате обеспечивают правильную установку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Необходимо строго соблюдать профили пайки, чтобы предотвратить повреждение. Для пайки оплавлением пиковая температура не должна превышать 260°C более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на площадку. Устройства чувствительны к влаге и должны храниться в оригинальной влагозащитной упаковке. Если время воздействия превышает пределы, может потребоваться прогрев перед пайкой.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на влагозащитной ленте в катушках для автоматизированной сборки методом "pick-and-place". Стандартные количества в катушке включают 250, 500, 1000, 2000, 3000 и 4000 штук. Размеры катушки и несущей ленты указаны с допусками ±0.1мм. Процесс упаковки включает герметизацию катушки в алюминиевую влагозащитную упаковку с осушителем. Этикетки на упаковке и катушке содержат критически важную информацию: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта (P/N), количество (QTY), а также конкретные коды бинов для светового потока (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF), вместе с номером партии (LOT No).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Данный светодиод подходит для декоративного и развлекательного освещения, сельскохозяйственного освещения (например, дополнительный синий свет для роста растений) и общего освещения, где требуется компактный и эффективный источник синего света.

8.2 Соображения при проектировании

Конструкторам необходимо учитывать тепловой менеджмент из-за теплового сопротивления 50 °C/Вт. Необходима достаточная площадь меди на печатной плате или теплоотвод для поддержания низкой температуры перехода для оптимальной производительности и долговечности. Ограничение тока обязательно; рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо источника постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Коды бининга должны быть проверены на предмет согласованности цвета и яркости в конечном применении.

9. Испытания на надёжность

Продукт проходит комплекс испытаний на надёжность с уровнем доверия 90% и LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) 10%. Испытания включают устойчивость к пайке оплавлением, тепловой удар (-10°C до +100°C), температурные циклы (-40°C до +100°C), хранение при высокой температуре/влажности (85°C/85%RH), работу при высокой температуре/влажности, хранение при низкой/высокой температуре и различные испытания на срок службы при работе в условиях низкой/высокой температуры под различными токовыми нагрузками. Эти испытания подтверждают надёжность светодиода при типичных эксплуатационных и экологических нагрузках.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой типичный рабочий ток?

О: Электрооптические характеристики указаны при 60мА, что можно считать типичной рабочей точкой. Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 75мА.

В: Как интерпретировать бины светового потока?

О: Код бина (D5, D6, D7) на этикетке указывает гарантированный минимальный и максимальный диапазон светового потока для данной конкретной катушки светодиодов, обеспечивая согласованность яркости в вашей конструкции.

В: Почему важен тепловой менеджмент?

О: Как показано на кривых производительности, световой выход уменьшается, а прямое напряжение изменяется с ростом температуры перехода. Превышение максимальной температуры перехода (115°C) может привести к ускоренной деградации или отказу. Тепловое сопротивление 50 °C/Вт определяет, насколько легко тепло может отводиться.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?

О: Возможно, но не напрямую. Прямое напряжение варьируется от 2.9В до 3.6В. Постоянный источник 3.3В может перегрузить светодиоды в бинах с более низким напряжением или не сможет правильно включить светодиоды в бинах с более высоким напряжением. Рекомендуемый метод — использование драйвера постоянного тока.

11. Пример проектирования и использования

Рассмотрим проект декоративной световой ленты с синей подсветкой. Конструктор выбирает светодиод 67-21S/B3C за его компактный размер и широкий угол обзора. Чтобы обеспечить равномерный цвет и яркость, он задаёт строгие требования к бинингу, например, B51 для длины волны и D6 для потока. Выбирается микросхема драйвера постоянного тока для подачи 60мА на каждый светодиод. Разводка печатной платы включает обширные полигоны меди под контактными площадками светодиодов, которые служат теплораспределителями, соединёнными с более крупными земляными полигонами для рассеивания тепла, поддерживая расчётную температуру перехода ниже 85°C в условиях окружающей среды применения. Упаковка на ленте в катушке позволяет эффективно автоматизировать сборку световой ленты.

12. Введение в технический принцип

Данный светодиод основан на полупроводниковой гетероструктуре из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещённой зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемого синего света. Прозрачная эпоксидная смоляная линза инкапсулирует чип, обеспечивает механическую защиту и формирует световой пучок.

13. Технологические тренды

Сегмент светодиодов средней мощности продолжает развиваться в сторону более высокой эффективности (больше люмен на ватт), улучшенной цветовой согласованности и снижения стоимости. Достижения в конструкции чипов, технологии люминофоров (для белых светодиодов) и материалов корпусов способствуют этим трендам. Также наблюдается сильная тенденция к дальнейшей миниатюризации и интеграции, а также к повышению надёжности при более высоких рабочих токах и температурах. Соответствие бесгалогенным и другим экологическим стандартам теперь является базовым ожиданием в отрасли.