Техническая спецификация SMD светодиода средней мощности глубокого красного свечения 67-21S - Корпус PLCC-2 - 150мА - 405мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации поверхностного светодиода (SMD) средней мощности в корпусе PLCC-2, излучающего глубокий красный свет. Устройство изготовлено по технологии AlGaInP чипа, инкапсулированного в прозрачную смолу. Оно предназначено для применений, требующих высокой эффективности, широкого угла обзора и компактных размеров при среднем уровне энергопотребления. Компонент не содержит свинца и соответствует директивам RoHS.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его высокую световую отдачу, что означает эффективное световое излучение при потребляемой электрической мощности. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает равномерное распределение света, что делает его подходящим для применений, где критически важна широкая освещенность. Его компактный корпус PLCC-2 позволяет создавать высокоплотные компоновки печатных плат. В совокупности эти особенности делают его идеальным выбором для декоративного и развлекательного освещения, сельскохозяйственного освещения (например, досветки растений) и общего освещения, где требуется глубокий красный спектральный выход.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация должна поддерживаться в этих границах.

• Прямой ток (I_F)): 150 мА (постоянный).
• Пиковый прямой ток (I_FP)): 300 мА (импульсный, скважность 1/10, длительность импульса 10 мс).
• Рассеиваемая мощность (P_d)): 405 мВт. Это максимально допустимая мощность потерь на переходе.
• Рабочая температура (T_опер)): от -40°C до +85°C.
• Температура хранения (T_хран)): от -40°C до +100°C.
• Тепловое сопротивление (R_{th J-S})): 50 °C/Вт (от перехода к точке пайки). Этот параметр имеет решающее значение для проектирования системы теплового управления.
• Температура перехода (T_j)): 115 °C (максимальная).
• Температура пайки: Оплавление: 260°C максимум 10 секунд. Ручная пайка: 350°C максимум 3 секунды. Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ESD).

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при температуре точки пайки (T_пайки) 25°C. Приведены типичные значения для справки; минимальные/максимальные значения определяют гарантированный разброс характеристик.

• Радиометрическая мощность (Φ_e)): 80 мВт (мин.), 180 мВт (макс.) при I_F=150мА. Это общая выходная оптическая мощность, измеряемая в милливаттах. Допуск составляет ±11%.
• Прямое напряжение (V_F)): 1.8В (мин.), 2.7В (макс.) при I_F=150мА. Типичное значение находится в этом диапазоне. Допуск составляет ±0.1В от значения в бине.
• Угол обзора (2θ_1/2)): 120 градусов (типичный) при I_F=150мА. Это полный угол, при котором сила света составляет половину пикового значения.
• Обратный ток (I_R)): 50 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В.

3. Объяснение системы бинов

Светодиод классифицируется по бинам для ключевых параметров, чтобы обеспечить согласованность в проектировании приложений. Конкретные коды бинов являются частью номера заказа продукта.

3.1 Бины радиометрической мощности

Бинирование при I_F=150мА. Коды C1 через C5 представляют возрастающие диапазоны выходной мощности.

• C1: 80 - 100 мВт
• C2: 100 - 120 мВт
• C3: 120 - 140 мВт
• C4: 140 - 160 мВт
• C5: 160 - 180 мВт

3.2 Бины прямого напряжения

Бинирование при I_F=150мА. Коды 25 через 33 представляют возрастающие диапазоны прямого напряжения.

• 2525
• 26: 1.8 - 1.9 В
• ... до3333

: 2.6 - 2.7 В

3.3 Бины пиковой длины волны_FБинирование при I

• =150мА. Определяет спектральный пик глубокого красного излучения.DA2
• : 650 - 660 нмDA3
• : 660 - 670 нмDA4

: 670 - 680 нм

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

4. Анализ кривых производительности

4.1 Распределение спектра

Представленная спектральная кривая показывает узкий, четко выраженный пик в области глубокого красного цвета (примерно 650-680 нм в зависимости от бина), что характерно для полупроводников AlGaInP. Излучение в других спектральных диапазонах минимально, что делает его подходящим для применений, требующих чистого красного света.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода_FРисунок 1 иллюстрирует, что прямое напряжение (V_j) имеет отрицательный температурный коэффициент. По мере увеличения температуры перехода (T_F) с 25°C до 115°C, V

линейно уменьшается примерно на 0.25В. Это критически важный фактор для проектирования драйвера постоянного тока, чтобы обеспечить стабильную работу при изменении температуры.

4.3 Относительная радиометрическая мощность в зависимости от прямого тока

Рисунок 2 показывает сублинейную зависимость. Радиометрическая мощность увеличивается с ростом тока, но начинает насыщаться при более высоких токах (выше ~100мА) из-за усиления тепловых эффектов и падения эффективности. Работа при максимальном номинальном токе (150мА) может не дать пропорционально более высокого выхода по сравнению с немного меньшим током.

4.4 Относительная сила света в зависимости от температуры перехода_jРисунок 3 демонстрирует эффект теплового тушения. По мере роста T

оптический выход уменьшается. Интенсивность при 115°C составляет примерно 70-80% от значения при 25°C. Эффективный теплоотвод необходим для поддержания светового потока.

4.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (IV-характеристика)

Рисунок 4 представляет классическую диодную IV-характеристику при 25°C. Кривая показывает экспоненциальную зависимость в области малых токов и более линейное, резистивное поведение при рабочем токе 150мА, где можно определить динамическое сопротивление.

4.6 Максимальный рабочий ток в зависимости от температуры пайки_SРисунок 5 представляет кривую снижения номинальных характеристик. Он указывает, что максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен, если температура в точке пайки (T_S) превышает примерно 70°C. Например, при T_F=90°C, максимальный I

снижается примерно до 110мА. Этот график жизненно важен для надежности в условиях высокой температуры окружающей среды.

4.7 Диаграмма направленности

Рисунок 6 (Диаграмма направленности) подтверждает близкую к ламбертовской диаграмму излучения с углом обзора 120°. Интенсивность почти равномерна в широкой центральной области, падая до 50% при ±60 градусах от механической оси.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Корпус PLCC-2 имеет стандартные размеры. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1 мм, если не указано иное) включают общую длину, ширину и высоту, а также расстояние и размер контактных площадок. Катод обычно обозначается маркером на корпусе или скошенным углом. Для проектирования посадочного места на печатной плате следует обращаться к точному чертежу размеров.

5.2 Идентификация полярности

Для правильной работы требуется правильная ориентация. Чертеж корпуса в спецификации четко указывает анодные и катодные площадки. Неправильное подключение полярности при пайке предотвратит свечение светодиода и может подвергнуть его обратному смещению.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Максимальное выдерживаемое условие - 260°C в течение 10 секунд. Рекомендуется стандартный бессвинцовый профиль оплавления с пиковой температурой ниже 260°C и контролируемым временем выше ликвидуса (TAL). Следует учитывать разницу в тепловой массе на печатной плате, чтобы обеспечить одинаковое тепловое воздействие на все светодиоды.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта с выводом светодиода должно быть ограничено 3 секундами или менее на одну площадку. Используйте технику с низкой тепловой массой.

6.3 Условия хранения

Устройства упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем. После вскрытия герметичного пакета компоненты чувствительны к поглощению влаги (рейтинг MSL). Их следует использовать в течение указанного срока годности или подвергнуть сушке в соответствии со стандартами IPC/JEDEC перед оплавлением, если срок превышен. Долгосрочное хранение должно осуществляться в сухой среде при температуре от -40°C до 100°C.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются на эмбоссированных несущих лентах, намотанных на катушки. Предоставлены стандартные размеры катушек и ширины лент. Стандартные количества на катушку включают 250, 500, 1000, 2000, 3000 и 4000 штук, что облегчает автоматизированную сборку методом "pick-and-place".

7.2 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию: Номер продукта (P/N), который кодирует конкретные выбранные бины для Радиометрической мощности (CAT), Длины волны (HUE) и Прямого напряжения (REF); Количество в упаковке (QTY); и Номер партии (LOT No) для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Декоративное и развлекательное освещение: Архитектурная акцентная подсветка, сценическое освещение и вывески, где требуется глубокий красный цвет.
• Сельскохозяйственное освещение: Дополнительное освещение в растениеводстве, особенно для фотоморфогенных реакций у растений (например, влияние на цветение, удлинение стебля), чувствительных к красному и дальнему красному свету.
• Общее применение: Индикаторные лампы, подсветка и любые применения, требующие надежного, эффективного источника красного света.

8.2 Вопросы проектирования

• Тепловое управление: При R_{th J-S}50°C/Вт, печатная плата должна выступать в качестве эффективного радиатора. Используйте достаточную площадь меди под и вокруг тепловой площадки и рассмотрите возможность использования тепловых переходных отверстий к внутренним слоям или металлической основы печатной платы для применений с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды.
• Управление током:** Всегда используйте драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения. Драйвер должен быть спроектирован с учетом диапазона бинов V_Fи его отрицательного температурного коэффициента. Рассмотрите возможность регулировки яркости, если это требуется.
• Оптическое проектирование: Широкий угол обзора может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей), если необходимо формирование или фокусировка луча. Прозрачная смола обеспечивает хорошее извлечение света.

9. Надежность и тестирование

В спецификации изложен комплексный план испытаний на надежность, проведенный с уровнем достоверности 90% и 10% допуском на процент дефектных изделий в партии (LTPD). Испытания включают:

• Стойкость к пайке оплавлением
• Термический удар (-10°C до +100°C)
• Температурные циклы (-40°C до +100°C)
• Хранение при высокой температуре/влажности (85°C/85% относительной влажности)
• Испытания на хранение и срок службы при высоких/низких температурах в различных условиях тока и температуры.

Эти испытания подтверждают надежность светодиода при типичных производственных и эксплуатационных нагрузках, обеспечивая долгосрочную производительность.

10. Техническое сравнение и дифференциация

Как светодиод средней мощности глубокого красного свечения в корпусе PLCC-2, его ключевые отличия заключаются в балансе производительности и размера. По сравнению со светодиодами малой мощности, он предлагает значительно более высокий световой поток. По сравнению со светодиодами высокой мощности, он обычно имеет более низкое тепловое сопротивление к плате и может работать при более низких токах, упрощая проектирование драйвера. Использование технологии AlGaInP обеспечивает высокую эффективность в красном спектре по сравнению с другими технологиями, такими как красные светодиоды на основе люминофора. Конкретное сочетание рабочего тока 150мА, рассеиваемой мощности 405мВт и угла 120° в этой компактной форме ориентировано на определенную нишу на рынке освещения.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

11.1 Какой рабочий ток драйвера мне следует использовать?

Для полного указанного выхода используйте постоянный ток 150мА. Однако для увеличения срока службы или снижения тепловой нагрузки возможна работа при более низком токе (например, 100-120мА), с выходом, указанным на кривой Относительной радиометрической мощности в зависимости от тока (Рис. 2). Никогда не превышайте 150мА постоянного тока.

11.2 Как интерпретировать коды бинов в номере детали?

Номер детали (например, NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T) кодирует конкретные бины. Вы должны сопоставить буквенно-цифровые коды с таблицами бинов в разделах 3.1, 3.2 и 3.3, чтобы определить гарантированные минимальные и максимальные значения Радиометрической мощности, Прямого напряжения и Пиковой длины волны для этого конкретного заказываемого изделия.

11.3 Почему световой выход уменьшается, когда светодиод нагревается?

Это связано с присущим полупроводниковым материалам свойством, известным как тепловое тушение или падение эффективности, как показано на Рисунке 3. При повышении температуры увеличивается безызлучательная рекомбинация, что снижает внутреннюю квантовую эффективность. Правильный теплоотвод минимизирует повышение температуры перехода, поддерживая более высокий световой выход.

11.4 Могу ли я подключить несколько светодиодов последовательно или параллельно?

Последовательное соединение обычно предпочтительнее при использовании драйвера постоянного тока, так как через все светодиоды протекает один и тот же ток. Однако допуски прямого напряжения (бины) суммируются, что требует от драйвера достаточного диапазона выходного напряжения. Параллельное соединение не рекомендуется без индивидуальных токоограничивающих резисторов или выделенных каналов из-за несоответствия V_F, что может вызвать перегрузку по току, неравномерную яркость или отказ.

12. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование световой панели для сельского хозяйства для дополнительного красного света в теплице с температурой окружающей среды до 40°C.

Шаги проектирования:

1. Выбор: Выберите этот глубокий красный светодиод из-за его целевого спектра (например, бин DA3: 660-670нм, актуальный для активации фитохрома).
2. Тепловой анализ: Целевая максимальная температура перехода (T_j) 85°C для хорошего срока службы. Учитывая T_окр=40°C, R_{th J-S}=50°C/Вт, и P_d≈ V_F*I_F(например, 2.2В * 0.15А = 0.33Вт). Повышение температуры от точки пайки до перехода: ΔT = P_d* R_{th J-S}= 0.33Вт * 50°C/Вт = 16.5°C. Следовательно, температура точки пайки (T_S) должна поддерживаться ниже T_j- ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C.
3. Проектирование печатной платы: Спроектируйте печатную плату с большой, непрерывной медной площадкой, соединенной с тепловой площадкой светодиода. Используйте несколько тепловых переходных отверстий к внутренним заземляющим слоям или выделенный тепловой слой, чтобы поддерживать T_Sниже 68.5°C при T_окр=40°C. Обратитесь к Рисунку 5, чтобы убедиться, что рабочий ток приемлем для рассчитанной T_S.
4. пайкиПроектирование драйвера_F: Выберите драйвер постоянного тока, способный выдавать 150мА на цепочку. Для 10 светодиодов, соединенных последовательно, диапазон выходного напряжения драйвера должен покрывать сумму максимальных V
5. в выбранном бине (например, 10 * 2.3В = 23В) плюс некоторый запас.Оптическая компоновка

: Расположите светодиоды на панели соответствующим образом, чтобы достичь желаемой равномерности интенсивности света по растительному покрову, учитывая угол обзора 120°.

13. Принцип работы

Этот светодиод представляет собой полупроводниковый p-n переходный диод на основе материала фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение включения диода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Эти носители заряда рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в глубоком красном спектре (650-680 нм). Прозрачная эпоксидная смола-инкапсулянт защищает полупроводниковый чип, обеспечивает механическую стабильность и формирует диаграмму направленности светового потока.

14. Технологические тренды

• Светодиоды средней мощности, подобные этому, представляют собой значительный тренд в твердотельном освещении, заполняя разрыв между светодиодами малой мощности для индикации и светодиодами высокой мощности для освещения. Ключевые отраслевые тренды, влияющие на этот сегмент, включают:Повышение эффективности
• : Постоянные исследования материалов и упаковки направлены на получение более высокой радиометрической мощности (мВт) на единицу электрического входа (мА), снижая энергопотребление при том же световом потоке.Улучшенное тепловое управление
• : Достижения в конструкции корпусов (например, улучшенные тепловые площадки) и материалах печатных плат (например, изолированные металлические подложки, платы с теплопроводящим покрытием) позволяют улучшить отвод тепла, что позволяет использовать более высокие рабочие токи или повысить надежность при стандартных токах.Более узкие спектральные пики и новые длины волн
• : В сельском хозяйстве существует спрос на светодиоды с очень специфичными, узкими пиками излучения, соответствующими фоторецепторам растений (например, 660нм, 730нм). Продолжается разработка для оптимизации эффективности на этих целевых длинах волн.Миниатюризация и интеграция