Техническая спецификация SMD светодиода средней мощности 67-21S - Корпус PLCC-2 - Дальний красный свет 720-750нм - 60мА 135мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики поверхностного (SMD) светодиода средней мощности в корпусе PLCC-2. Устройство использует чип на основе AIGaInP для излучения света в дальнем красном спектре, что делает его пригодным для специализированных осветительных применений, выходящих за рамки общего освещения. Ключевыми особенностями являются компактные размеры, широкий угол обзора и соответствие экологическим стандартам (не содержит свинца, RoHS).

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают высокую эффективность для своего класса мощности и широкий угол обзора 120 градусов, обеспечивающий широкое и равномерное распределение света. Компактный корпус PLCC-2 облегчает интеграцию в конструкции различных осветительных приборов. Целевые рынки являются узкоспециализированными и фокусируются на применениях, требующих определенного светового спектра, таких как декоративное освещение для создания атмосферных эффектов, сценическое и студийное освещение, а также, что становится все более актуальным, сельскохозяйственное освещение, где известно, что длины волн дальнего красного света влияют на физиологию растений, фотоморфогенез и процессы цветения.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Абсолютные предельные параметры

Эти параметры определяют эксплуатационные пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Устройство рассчитано на постоянный прямой ток (I_F) 60 мА, с допустимым импульсным прямым током (I_FP) 120 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс). Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 135 мВт. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C, с несколько более широким диапазоном температур хранения от -40°C до +100°C. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (R_{th J-S}) указано как 50 °C/Вт, что критически важно для проектирования системы теплового управления. Максимально допустимая температура перехода (T_j) составляет 115°C. Приведены рекомендации по пайке: пайка оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручная пайка при 350°C в течение 3 секунд. Важное примечание подчеркивает чувствительность устройства к электростатическому разряду (ESD), что требует соблюдения соответствующих процедур обращения.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (температура точки пайки = 25°C, I_F= 60мА). Ключевым показателем эффективности является радиометрическая мощность (Iv), которая варьируется от минимума 15 мВт до максимума 50 мВт, с типичным значением в этом диапазоне и допуском ±11%. Прямое напряжение (V_F) находится в диапазоне от 1.5В до 2.2В с допуском ±0.1В. Угол обзора (2θ_1/2) составляет, как правило, 120 градусов. Обратный ток (I_R) указан с максимальным значением 1.5 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности и возможности точного подбора светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров.

3.1 Группы радиометрической мощности

Радиометрическая мощность распределена по группам, обозначенным от A3 до B2. Группа A3 охватывает 15-20 мВт, A4 — 20-25 мВт, A5 — 25-30 мВт, B1 — 30-40 мВт, и B2 — 40-50 мВт, все измерения при I_F=60мА.

3.2 Группы прямого напряжения

Прямое напряжение распределено по группам с шагом 0.1В. Коды групп с 22 по 28 соответствуют диапазонам напряжения от 1.5-1.6В до 2.1-2.2В соответственно (при I_F=60мА).

3.3 Группы пиковой длины волны

Это критически важная группа для спектральных применений. Излучение дальнего красного света сортируется по пиковой длине волны: FA3 (720-730 нм), FA4 (730-740 нм) и FA5 (740-750 нм). Допуск измерения доминирующей/пиковой длины волны составляет ±1нм.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации приведены несколько графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Распределение спектра

Спектральный график показывает относительную световую интенсивность в диапазоне длин волн примерно от 645нм до 795нм с выраженным пиком в области дальнего красного света (720-750нм), что подтверждает характеристики излучения чипа AIGaInP.

4.2 Тепловые и электрические характеристики

Рисунок 1: Изменение прямого напряжения в зависимости от температуры переходапоказывает, что V_Fлинейно уменьшается по мере увеличения температуры перехода (T_j) с 25°C до 115°C, что является типичным поведением для полупроводниковых переходов.

Рисунок 2: Относительная радиометрическая мощность в зависимости от прямого токадемонстрирует сублинейную зависимость между током питания и световым потоком, указывая на снижение эффективности при более высоких токах.

Рисунок 3: Относительная световая интенсивность в зависимости от температуры переходаотображает нормированный световой поток в зависимости от T_j, показывая снижение эффективности при повышении температуры, что подчеркивает важность теплового управления.

Рисунок 4: Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)изображает фундаментальную диодную характеристику при 25°C.

Рисунок 5: Максимальный рабочий прямой ток в зависимости от температуры пайкипредставляет собой кривую снижения номинальных параметров, указывающую, что максимальный безопасный рабочий ток должен быть уменьшен по мере увеличения температуры окружающей среды/точки пайки, исходя из заданного R_{th j-s}50°C/Вт.

Рисунок 6: Диаграмма направленностипредставляет собой полярную диаграмму, иллюстрирующую пространственное распределение интенсивности, подтверждающую широкую, близкую к ламбертовой, диаграмму излучения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Приведен подробный чертеж корпуса PLCC-2 с указанием размеров. Ключевые размеры включают общую длину и ширину, размер и положение полости для светодиодного чипа, а также расположение контактных площадок анода и катода. На чертеже указан стандартный допуск ±0.1 мм, если не оговорено иное. Корпус изготовлен из прозрачной смолы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

В абсолютных предельных параметрах указаны условия пайки: 260°C в течение 10 секунд для оплавления или 350°C в течение 3 секунд для ручной пайки. В разделе "Меры предосторожности при использовании" настоятельно рекомендуется использовать токоограничивающие резисторы, включенные последовательно со светодиодом, поскольку экспоненциальная ВАХ диода означает, что небольшое изменение напряжения может вызвать большой, потенциально разрушительный скачок тока. Для хранения критически важно не вскрывать влагозащитный барьерный пакет до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию на производственной линии, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время пайки оплавлением.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на влагостойкой ленте в катушках. Указаны размеры несущей ленты, на одной катушке размещается 4000 штук. Включены подробные чертежи катушки и несущей ленты со стандартными допусками ±0.1мм. Процесс упаковки включает помещение катушки в алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем и пояснительной этикеткой.

7.2 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит поля для: Номера продукта заказчика (CPN), Номера продукта (P/N), Количества в упаковке (QTY), Ранга светового потока (CAT), Ранга доминирующей длины волны (HUE), Ранга прямого напряжения (REF) и Номера партии (LOT No).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Декоративное и сценическое освещение:Используется для создания темно-красного окружающего освещения, архитектурной подсветки или спецэффектов в сценических и студийных установках.
• Сельскохозяйственное освещение:Это ключевое применение. Дальний красный свет (700-750нм) взаимодействует с растительным фоторецептором фитохромом, влияя на прорастание семян, реакцию избегания тени и цветение. Он часто используется в сочетании с красными и синими светодиодами в системах освещения для растениеводства для оптимизации роста и развития растений.
• Общее применение:Хотя и называется "общим", вероятно, относится к индикаторным или сигнальным лампам, где желателен определенный красный цвет, хотя спектр дальнего красного света менее распространен для стандартных индикаторов.

8.2 Соображения при проектировании

Конструкторы должны реализовать правильное питание от источника постоянного тока или использовать последовательный резистор для предотвращения перегрузки по току. Тепловое управление имеет решающее значение; тепловое сопротивление 50 °C/Вт требует эффективного теплового пути от контактных площадок пайки к радиатору или медному полигону на печатной плате для поддержания низкой температуры перехода и обеспечения долгосрочной надежности и стабильного светового потока. Широкий угол обзора необходимо учитывать при оптическом проектировании для достижения желаемой диаграммы направленности.

9. Надежность и испытания

Изложен комплексный план испытаний на надежность, проводимых с 90% уровнем достоверности и 10% допустимым процентом дефектных изделий в партии (LTPD). Испытания включают: Устойчивость к нагреву при пайке, Термоциклирование (-40°C до +100°C), Испытание на долговечность при высокой температуре/влажности (85°C/85% RH), Испытание на долговечность при низкой температуре (-40°C), Испытание на долговечность при высокой температуре (60°C и 85°C), Циклическое включение/выключение, Термоудар и Циклирование мощности и температуры. Каждое испытание имеет определенные условия, продолжительность (до 3000 часов), размер выборки (8 штук) и критерии приемки (0 дефектов допускается, 1 дефект — бракует партию).

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности в том же корпусе PLCC-2 (часто используемыми для белого света), основным отличием данного устройства является его специализированный полупроводниковый материал AIGaInP, излучающий в дальнем красном спектре. В то время как стандартные светодиоды могут использовать InGaN для синего/зеленого или AlGaInP для стандартного красного/янтарного, эта конкретная целевая длина волны (720-750нм) ориентирована на нишевые биологические и эстетические применения. Его рабочие параметры (эффективность, напряжение) оптимизированы для этого спектрального диапазона.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему токоограничивающий резистор обязателен?

О: Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный допуск. Без резистора незначительное увеличение напряжения питания или уменьшение V_Fиз-за нагрева может привести к экспоненциальному росту тока, превышению абсолютных предельных параметров и разрушению устройства.

В: Как интерпретировать коды групп в номере детали?

О: Номер детали, вероятно, кодирует конкретные группы для Радиометрической мощности (например, A3, B2), Прямого напряжения (например, 22, 28) и Пиковой длины волны (например, FA4), которым соответствует конкретная заказанная партия, что гарантирует получение светодиодов с тесно сгруппированными характеристиками.

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод пиковым током (120мА)?

О: Нет. Номинальный пиковый прямой ток предназначен только для импульсного режима работы (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс). Непрерывная работа не должна превышать номинальный прямой ток 60мА, с учетом снижения номинальных параметров, требуемого Рисунком 5 при повышенных температурах.

12. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование дополнительного светового модуля для вертикальной фермы, выращивающей фотопериодически чувствительные цветы.

Цель проекта — обеспечить короткую вспышку дальнего красного света в конце ежедневного светового периода для стимулирования цветения. Массив этих светодиодов будет размещен на печатной плате с металлическим основанием (MCPCB) для оптимального отвода тепла. Будет использован драйвер светодиодов с постоянным током, установленный на 60мА на цепочку. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает хорошее проникновение в полог растений без сложной вторичной оптики. Конкретная групповая длина волны (например, FA4 для 730-740нм) будет выбрана на основе реакции фитохрома целевого вида растений. Модуль будет запрограммирован на включение на 15 минут после выключения основных белых светильников.

13. Принцип работы

Данный светодиод представляет собой полупроводниковый фотодиод, работающий в режиме прямого смещения. Когда прикладывается напряжение, превышающее его прямое напряжение (1.5-2.2В), электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа полупроводниковых слоев соответственно. В активной области, сделанной из AIGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), эти носители заряда рекомбинируют. Значительная часть этих событий рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света) посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AIGaInP определяет длину волны излучаемых фотонов, которая в данном случае находится в дальнем красном участке спектра (720-750 нм).

14. Технологические тренды

Использование узкополосных светодиодов с определенной длиной волны, таких как это устройство дальнего красного света, является растущим трендом в областях, отличных от общего освещения. В растениеводстве исследования движутся в сторону "световых рецептов", использующих точные комбинации синего, красного, дальнего красного, а иногда зеленого или УФ-диапазонов для оптимизации различных характеристик растений (скорость роста, морфология, содержание питательных веществ, цветение). Это увеличивает спрос на эффективные, надежные светодиоды в этих конкретных спектральных диапазонах. Более того, достижения в области полупроводниковой эпитаксии позволяют осуществлять более точную сортировку по длине волны и достигать более высокой эффективности на этих более длинных волнах, что исторически было более сложной задачей. Интеграция таких светодиодов с интеллектуальными датчиками и системами управления для адаптивных осветительных систем представляет собой ключевое направление развития.