SMD светодиод средней мощности глубокого красного свечения 67-21S - корпус PLCC-2 - 2.0x1.25x0.7мм - 2.0-2.9В - 60мА - 40-100мВт - Техническая документация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностного (SMD) светодиода средней мощности, использующего технологию чипа AlGaInP для излучения глубокого красного света. Компонент размещен в компактном корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), предназначенном для автоматизированных процессов сборки. Его основные преимущества включают высокую световую отдачу, умеренное энергопотребление, подходящее для длительной работы, и очень широкий угол обзора, обеспечивающий равномерное распределение света. Эти характеристики делают его универсальным выбором для широкого спектра осветительных применений, выходящих за рамки простой индикации.

1.1 Ключевые особенности и соответствие

• Корпус:Стандартный форм-фактор PLCC-2 для надежного монтажа на поверхность (SMT).
• Излучаемый цвет:Глубокий красный (пиковая длина волны 650-680 нм).
• Угол обзора:120 градусов (типичное значение), обеспечивающий широкую диаграмму направленности.
• Экологическое соответствие:Продукт не содержит свинца, соответствует директиве ЕС RoHS (об ограничении использования опасных веществ), соответствует регламенту ЕС REACH и стандартам, исключающим использование галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Сортировка (бининг):Следует стандартам ANSI (Американский национальный институт стандартов) для обеспечения стабильности цвета и светового потока, гарантируя однородность в производственных партиях.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод разработан для осветительных применений, требующих эффективного красного излучения. Типичные случаи использования включают:

• Декоративное и сценическое освещение:Архитектурная подсветка, сценическое освещение и свет для создания настроения, где критически важна точность цветовой точки.
• Сельскохозяйственное освещение:Дополнительное освещение в растениеводстве и вертикальных фермах, особенно в процессах фотоморфогенеза, где красный свет влияет на рост и цветение растений.
• Общее освещение:Интеграция в светильники, требующие красной компоненты для настраиваемого белого света или создания эффектов определенной цветовой температуры.

2. Абсолютные максимальные параметры

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

Важное примечание:Данное устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ЭСР, чтобы предотвратить скрытые или катастрофические отказы.

3. Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре точки пайки (T_пайки) 25°C и представляют типичные характеристики в указанных условиях.

Примечания:
1. Допуск на радиометрическую мощность составляет ±11%.
2. Допуск на прямое напряжение составляет ±0.1В.

4. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и производительности при производстве светодиоды сортируются по бинам. В данном устройстве используются три независимых критерия сортировки.

4.1 Сортировка по радиометрической мощности

Светодиоды классифицируются на основе их оптической выходной мощности при токе 60мА. Код бина является частью номера заказа продукта.

4.2 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения, что критически важно для проектирования драйверов постоянного тока и управления тепловой нагрузкой.

4.3 Сортировка по пиковой длине волны

Это определяет спектральный цвет излучаемого глубокого красного света, что критически важно для применений, где требуются определенные длины волн (например, для реакции фоторецепторов растений).

Примечание:Допуск измерения доминирующей/пиковой длины волны составляет ±1нм.

5. Анализ характеристических кривых

Следующие графики, основанные на типичных данных, иллюстрируют, как ключевые параметры изменяются в зависимости от рабочих условий. Они необходимы для надежного проектирования систем.

5.1 Спектральное распределение

Представленная спектральная кривая показывает узкий, четко выраженный пик в области глубокого красного цвета (примерно 660-670нм для типичного образца), что характерно для технологии AlGaInP. Излучение в других спектральных диапазонах минимально, что обеспечивает насыщенный красный цвет.

5.2 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода (Рис.1)

Прямое напряжение (V_F) полупроводникового светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент. При увеличении температуры перехода (T_j) с 25°C до 115°C, V_Fлинейно уменьшается примерно на 0.25В. Эта характеристика жизненно важна для температурной компенсации в схемах драйверов и может использоваться для косвенного мониторинга температуры перехода.

5.3 Относительная радиометрическая мощность в зависимости от прямого тока (Рис.2)

Оптическая выходная мощность увеличивается нелинейно с ростом прямого тока. Хотя работа при более высоких токах дает больше света, она также генерирует значительно больше тепла, снижая эффективность (люмен на ватт) и потенциально сокращая срок службы. Кривая помогает разработчикам сбалансировать выходную мощность, эффективность и надежность.

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

Как и у большинства светодиодов, световой выход данного устройства уменьшается с ростом температуры перехода. График показывает, что относительный световой поток падает примерно до 80% от значения при комнатной температуре, когда T_jдостигает 115°C. Поэтому эффективный тепловой менеджмент (низкое R_th) критически важен для поддержания стабильного светового потока.

5.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика) (Рис.4)

Это фундаментальная ВАХ. Она показывает экспоненциальную зависимость при низких токах, переходящую в более резистивное поведение при номинальном рабочем токе (~60мА). Наклон на рабочем участке связан с динамическим сопротивлением светодиода.

5.6 Максимальный рабочий ток в зависимости от температуры пайки (Рис.5)

Эта кривая снижения номинальных значений критически важна для надежности. Она указывает максимально допустимый прямой ток для поддержания температуры перехода ниже предела в 115°C, в зависимости от температуры точки пайки (на которую влияет температура печатной платы). Например, если точка пайки достигает 70°C, максимальный безопасный непрерывный ток снижается примерно до 45мА.

5.7 Диаграмма направленности (Рис.6)

Полярная диаграмма подтверждает широкую, близкую к ламбертовской, диаграмму излучения с типичным половинным углом 120°. Интенсивность почти равномерна в широкой центральной области, что делает его подходящим для применений, требующих освещения большой площади, а не сфокусированного луча.

6. Механическая информация и данные о корпусе

6.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном корпусе PLCC-2. Ключевые размеры (в мм):
- Общая длина: 2.0 мм
- Общая ширина: 1.25 мм
- Общая высота: 0.7 мм
- Шаг выводов: 1.05 мм (расстояние между контактными площадками)
- Размеры площадок: приблизительно 0.6мм x 0.55мм
Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм. Катод обычно обозначается выемкой или зеленой меткой на корпусе.

6.2 Определение полярности

Правильная полярность имеет важное значение. Корпус имеет визуальный индикатор (например, скошенный угол или цветную точку) для обозначения катодного (-) вывода. Конструкция посадочного места на печатной плате должна соответствовать этой ориентации.

7. Рекомендации по пайке и сборке

7.1 Параметры пайки оплавлением

Устройство рассчитано на стандартную инфракрасную или конвекционную пайку оплавлением. Рекомендуемый профиль имеет пиковую температуру 260°C (+0/-5°C), измеренную на корпусе, при этом время выше 240°C не должно превышать 10 секунд. Рекомендуется один цикл оплавления.

7.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять с помощью паяльника с регулируемой температурой, установленной на максимальную температуру жала 350°C. Время контакта на вывод должно быть ограничено 3 секундами или менее, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса и внутреннего кристалла.

7.3 Условия хранения

Как устройство, чувствительное к влаге (MSD), светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. После вскрытия герметичного пакета компоненты должны быть использованы в течение определенного времени (обычно 168 часов при <30°C/60% относительной влажности) или просушены перед оплавлением, чтобы предотвратить повреждение типа \"попкорн\" во время пайки.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Спецификации катушки и ленты

Компоненты поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматических установочных машин. Указаны стандартные размеры катушки (например, 13 дюймов). Доступные количества на катушке: 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 и 4000 штук.

8.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и проверки:
- P/N (Парт. номер):Полный номер продукта, кодирующий конкретные коды бинов для потока, длины волны и напряжения.
- QTY (Количество):Количество штук на катушке.
- LOT No. (Номер партии):Производственный номер партии для контроля качества.

8.3 Влагозащитная упаковка

Транспортная единица состоит из катушки, помещенной внутрь ламинированного алюминием влагозащитного пакета вместе с осушителем и индикаторной картой влажности. Затем пакет герметизируется.

9. Испытания на надежность

Продукт проходит комплекс испытаний на надежность, проводимых с уровнем доверия 90% и LTPD 10% (процент допустимого брака в партии). Ключевые испытания включают:
- Стойкость к пайке оплавлением:260°C в течение 10 секунд.
- Термоудар:200 циклов между -10°C и +100°C.
- Температурные циклы:200 циклов между -40°C и +100°C.
- Хранение и работа при высокой температуре/влажности:1000 часов при 85°C/85% относительной влажности.
- Хранение при высокой/низкой температуре:1000 часов при 85°C и -40°C.
- Рабочий ресурс при высокой/низкой температуре:1000 часов при различных температурах (25°C, 55°C, 85°C, -40°C) под указанными токами.
Эти испытания подтверждают долгосрочную стабильность и надежность светодиода в жестких условиях окружающей среды и эксплуатационных нагрузках.

10. Соображения по проектированию приложений

10.1 Тепловой менеджмент

При термическом сопротивлении (R_{th J-S}) 50°C/Вт управление теплом имеет первостепенное значение. При непрерывной работе на токе 60мА (V_F~2.5В, P_d~150мВт), температура перехода будет на 7.5°C выше, чем температура точки пайки. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и медной площадкой под контактными площадками для рассеивания тепла в окружающую среду. Обратитесь к кривой снижения номинальных значений (Рис.5), чтобы скорректировать максимальный ток в зависимости от ожидаемой температуры печатной платы.

10.2 Электрическое управление

Всегда запитывайте светодиоды от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильный световой выход и предотвращает тепловой разгон. Драйвер должен быть спроектирован с учетом диапазона бинов прямого напряжения (от 2.0В до 2.9В). Рассмотрите возможность использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для диммирования, чтобы избежать сдвига цвета, связанного с аналоговым диммированием (уменьшением тока).

10.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120° может потребовать использования вторичной оптики (линз, рассеивателей), если необходим более направленный луч. Линза из прозрачной смолы минимизирует поглощение света. Для массивов из нескольких светодиодов обеспечьте достаточное расстояние, чтобы предотвратить тепловую связь между соседними устройствами.

11. Техническое сравнение и дифференциация

Данный светодиод средней мощности занимает определенную нишу. По сравнению со светодиодами малой мощности для индикации, он предлагает значительно более высокий радиометрический поток и предназначен для непрерывного освещения. По сравнению со светодиодами высокой мощности, он работает при более низком токе и имеет более простой корпус без металлической подложки, что делает его более экономически эффективным для применений, требующих множества распределенных точек света. Его ключевыми отличительными особенностями являются сочетание эффективности глубокого красного цвета на основе AlGaInP, стандартизированного корпуса PLCC-2 для удобства производства и комплексной сортировки по стандарту ANSI для постоянства цвета.

12. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 120мА?
О: Нет. Абсолютный максимальный параметр для непрерывного прямого тока составляет 60мА. Параметр 120мА предназначен только для импульсного режима работы (скважность 10%, длительность импульса 10мс). Превышение номинала непрерывного тока приведет к перегреву перехода, что вызовет быстрое снижение светового потока и преждевременный отказ.

В: В чем разница между радиометрической мощностью (мВт) и световым потоком (лм)?
О: Радиометрическая мощность измеряет общую излучаемую оптическую мощность в ваттах. Световой поток измеряет воспринимаемую мощность света с поправкой на чувствительность человеческого глаза (фотопическая кривая). Для глубоких красных светодиодов значение светового потока будет относительно низким, потому что человеческий глаз менее чувствителен к красному свету, но радиометрическая мощность (важная для роста растений или сенсоров) высока.

В: Как расшифровать код продукта 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T?
О: Код кодирует тип корпуса (67-21S), цвет (NDR = Deep Red, глубокий красный) и конкретные коды бинов для различных параметров (например, B2 для потока, C1 для потока, 29 для напряжения, Z6 для длины волны). Точную расшифровку следует уточнять по таблице кодов бинов производителя.

В: Требуется ли радиатор?
О: Для одного светодиода на стандартной печатной плате FR4 с умеренным количеством меди отдельный радиатор может не потребоваться при токе 60мА. Однако для массивов светодиодов или работы при высоких температурах окружающей среды необходим тепловой анализ. Кривая снижения номинальных значений (Рис.5) дает рекомендации. Улучшение теплового дизайна печатной платы часто более эффективно, чем добавление отдельного радиатора к такому маленькому корпусу.

13. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование световой панели для дополнительного освещения при выращивании салата в помещении. Панель длиной 1 метр требует равномерного покрытия глубоким красным светом (660нм) для стимуляции фотосинтеза.

Этапы проектирования:
1. Целевая освещенность:Определите требуемую плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD) на уровне растительного покрова.
2. Выбор светодиода:Данный светодиод, в бине DA3 (660-670нм), идеален благодаря спектральному соответствию пикам поглощения хлорофилла.
3. Проектирование массива:Рассчитайте необходимое количество светодиодов на основе радиометрической мощности на один светодиод (например, 70мВт из бина B4) и эффективности оптической системы. Равномерно распределите их вдоль панели.
4. Тепловой дизайн:Установите светодиоды на алюминиевую печатную плату (MCPCB) для управления общим теплом от массива, поддерживая низкую температуру точки пайки для максимизации светового выхода и срока службы (согласно Рис.3 и 5).
5. Проектирование драйвера:Используйте драйвер постоянного тока, способный обеспечить общий ток (количество светодиодов * 60мА) с диапазоном выходного напряжения, покрывающим сумму максимальных V_Fпоследовательной цепочки. Включите ШИМ-диммирование для контроля суточной интегральной освещенности.

14. Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (~2.0В), электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа слоев соответственно. Они рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет длину волны излучаемых фотонов, которая находится в спектре глубокого красного цвета (650-680 нм). Эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует выходной световой луч.

15. Технологические тренды

Тренд для светодиодов средней мощности, подобных этому, заключается в постоянном увеличении эффективности (больше светового выхода на ватт электрической мощности) и улучшении надежности при более высоких рабочих температурах. Достижения в области эпитаксиального роста и дизайна кристаллов продолжают снижать эффект падения эффективности (снижение эффективности при более высоких токах). Инновации в упаковке направлены на улучшение тепловых путей для снижения R_thи использования более надежных, высокотемпературных смол. Кроме того, более жесткие допуски при сортировке становятся стандартом для удовлетворения требований критичных к цвету применений в растениеводстве и архитектурном освещении высокого класса, где постоянство среди тысяч светодиодов имеет важное значение.