Технический даташит SMD Middle Power LED 67-22ST - Корпус PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7мм - 1.8-2.7В - 150мА - Дальний красный свет (720-750нм)

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики среднемощного поверхностного светодиода (SMD) в корпусе PLCC-2. Устройство излучает свет в дальнем красном спектре, используя технологию чипа AlGaInP. Оно предназначено для применений, требующих эффективных, компактных источников света с широким углом обзора.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества данного светодиода включают высокую эффективность и средний уровень энергопотребления, что делает его подходящим для баланса между производительностью и тепловым режимом. Корпус обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов, гарантируя равномерное распределение света. Изготовлен из экологически чистых материалов, не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандарту по отсутствию галогенов (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Продукт также следует стандартам бинов ANSI для обеспечения стабильной категоризации производительности.

1.2 Целевые применения и рынки

Данный светодиод разработан для специфических применений в освещении, где полезны дальние красные длины волн. Основные области применения включают декоративное и развлекательное освещение, где требуются определенные цветовые эффекты. Важное применение — в агроосвещении, особенно в фитоосвещении, так как дальний красный свет (720-750нм) играет ключевую роль в фотоморфогенезе растений, влияя на такие процессы, как прорастание семян, удлинение стебля и цветение. Также подходит для общего освещения, где применим его специфический спектральный выход.

2. Технические характеристики и подробная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре точки пайки (T_пайки) 25°C.

• Прямой ток (I_F):150 мА — максимальный рекомендуемый постоянный ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):300 мА — применим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 10мс. Превышение номинального постоянного тока даже кратковременно может ухудшить характеристики светодиода.
• Рассеиваемая мощность (P_d):405 мВт — максимальная мощность, которую может рассеять корпус, рассчитанная из V_F* I_Fи тепловых ограничений.
• Рабочая температура (T_опер):от -40°C до +85°C — диапазон температуры окружающей среды для нормальной работы.
• Температура хранения (T_хр):от -40°C до +100°C.
• Тепловое сопротивление (R_{th J-S}):50 °C/Вт — этот критический параметр определяет повышение температуры от полупроводникового перехода к точке пайки на каждый ватт рассеиваемой мощности. Меньшее значение указывает на лучший отвод тепла от чипа.
• Температура перехода (T_j):115 °C — максимально допустимая температура самого полупроводникового перехода.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд. Чувствительно к электростатическому разряду (ESD), требуются соответствующие процедуры обращения.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при T_пайки= 25°C и I_F= 150мА, если не указано иное.

• Радиометрическая мощность (Φ_e):от 80 до 160 мВт — общий излучаемый световой поток (оптическая мощность). Допуск составляет ±11%.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.8 до 2.7 В — падение напряжения на светодиоде при указанном токе. Допуск составляет ±0.1В. Более низкое V_Fпри заданном токе обычно указывает на более высокую электрическую эффективность.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов — полный угол, при котором сила света составляет половину максимальной (на оси).
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R= 5В — светодиоды не предназначены для обратного смещения; этот параметр указывает на ток утечки.

3. Объяснение системы бинов

Продукт сортируется по бинам для обеспечения однородности. Конструкторы должны выбирать подходящие бины в соответствии с требованиями своего применения.

3.1 Биннинг по радиометрической мощности

Биннинг при I_F=150мА. Коды C1–C4 представляют возрастающие диапазоны выходной мощности (например, C1: 80-100мВт, C4: 140-160мВт). Допуск ±11% применяется внутри каждого бина.

3.2 Биннинг по прямому напряжению

Биннинг при I_F=150мА. Коды 25–33 представляют диапазоны напряжения с шагом 0.1В от 1.8-1.9В (Бин 25) до 2.6-2.7В (Бин 33). Применяется допуск ±0.1В. Выбор светодиодов из узкого бина по напряжению может упростить разработку драйвера для многодиодных матриц.

3.3 Биннинг по пиковой длине волны

Биннинг при I_F=150мА. Это определяет спектральный выход:

• FA3: 720 - 730 нм
• FA4: 730 - 740 нм
• FA5: 740 - 750 нм

Допуск измерения доминирующей/пиковой длины волны составляет ±1нм. Этот точный биннинг критически важен для применений, таких как фитоосвещение, где определенные длины волн фотонов вызывают различные реакции растений.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Распределение спектра

Приведенный спектральный график показывает типичную кривую излучения для светодиода AlGaInP дальнего красного света. Пик находится в пределах диапазона бина (720-750нм), с относительно узкой спектральной шириной (полная ширина на половине максимума — FWHM), характерной для этого полупроводникового материала, что обеспечивает чистоту цвета.

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

Эта кривая показывает, что прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент. По мере увеличения температуры перехода (T_j) с 25°C до 115°C, V_Fуменьшается. Это фундаментальное свойство полупроводниковых диодов. Для драйверов постоянного тока это не является серьезной проблемой, но это необходимо учитывать при тепловом проектировании и в схемах, использующих V_Fв качестве индикатора T_j.

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

Оптический выход сублинеен по отношению к току. Хотя выходная мощность увеличивается с током, эффективность (мВт/мА) обычно снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения и падения эффективности. Работа при значительно меньшем токе, чем максимальный (например, при 100мА вместо 150мА), может повысить эффективность и срок службы.

4.4 Относительная сила света в зависимости от температуры перехода (Рис.3)

Этот график демонстрирует тепловое тушение. При росте T_jрадиометрический выход уменьшается. Поддержание низкой температуры перехода за счет эффективного теплового менеджмента (например, использование печатной платы с хорошими тепловыми переходами и радиатором) критически важно для поддержания стабильного светового потока и длительного срока службы.

4.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Рис.4)

Это классическая ВАХ для диода, показывающая экспоненциальную зависимость. Кривая смещается с температурой (как видно на Рис.1). Приведенный график соответствует T_S=25°C.

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

Эта кривая снижения номинальных значений необходима для надежности. Она показывает, что максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен, если температура в точке пайки (и, соответственно, перехода) увеличивается. Например, если точка пайки достигает 100°C, максимальный постоянный ток значительно меньше 150мА. Этот график основан на заданном R_{th J-S}50°C/Вт.

4.7 Диаграмма направленности (Рис.6)

Полярная диаграмма визуализирует угол обзора 120 градусов, показывая относительную интенсивность под разными углами от 0° (на оси) до 90°. Картина является ламбертовской или близкой к ней, что характерно для данного типа корпуса с прозрачной смоляной линзой.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус PLCC-2 имеет номинальные размеры 2.0мм (длина) x 1.6мм (ширина) x 0.7мм (высота). Чертеж размеров определяет ключевые особенности, включая расположение контактных площадок анода и катода, линзу и механические допуски (обычно ±0.1мм, если не указано иное). Чип установлен в отражателе.

5.2 Идентификация полярности

На корпусе имеется маркировка катода (обычно обозначается зеленым оттенком на площадке катода, выемкой или скосом на этой стороне корпуса). Правильная полярность крайне важна при сборке для предотвращения повреждений.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Устройство рассчитано на максимальную температуру 260°C в течение 10 секунд при пайке оплавлением. Критически важно соблюдать профиль, который обеспечивает адекватный прогрев для минимизации теплового удара, достижение необходимой пиковой температуры для оплавления припоя и контролируемое охлаждение. Конкретное время выше температуры ликвидуса (TAL) должно контролироваться в соответствии со спецификациями производителя паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на каждую площадку. Используйте маломощный паяльник (например, 30Вт) с тонким жалом. Нагревайте контактную площадку на печатной плате, а не непосредственно корпус светодиода, а затем вводите припой.

6.3 Хранение и обращение

Компоненты чувствительны к влаге (уровень MSL подразумевается влагозащитной упаковкой). Если защитный пакет вскрыт или превышено время допустимого воздействия, требуется предварительная сушка перед пайкой оплавлением для предотвращения повреждения типа \"попкорн\". Всегда соблюдайте меры предосторожности от электростатического разряда (ESD).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются на тисненой несущей ленте, намотанной на катушки. Размеры катушки, расстояние между карманами (шаг) и ширина ленты указаны для совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа. Каждая катушка содержит 4000 штук.

7.2 Влагозащитная упаковка

Катушки герметично упакованы в алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем для поддержания сухой среды и соответствия требованиям уровня чувствительности к влаге (MSL).

7.3 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит ключевую информацию: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта (P/N), количество в упаковке (QTY), а также конкретные коды бинов для ранга силы света (CAT), ранга доминирующей длины волны (HUE) и ранга прямого напряжения (REF), вместе с номером партии (LOT No).

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Тепловой менеджмент

Учитывая R_{th J-S}50°C/Вт, эффективный теплоотвод является обязательным условием для надежной работы при полном токе. Используйте печатную плату с выделенной тепловой площадкой, подключенной к тепловому пути светодиода (часто это катодная площадка), и применяйте тепловые переходы для отвода тепла на внутренние заземляющие слои или внешний радиатор. Кривая снижения номинальных значений (Рис.5) должна использоваться для определения максимального безопасного рабочего тока для конкретного теплового сопротивления вашей платы.

8.2 Электрическое управление

Всегда управляйте светодиодами с помощью источника постоянного тока, а не постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильный световой поток и защищает светодиод от теплового разгона. Драйвер должен быть рассчитан на диапазон прямого напряжения выбранного бина (1.8-2.7В) при желаемом рабочем токе. Рассмотрите возможность использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для диммирования, чтобы избежать сдвига цвета, который может происходить при аналоговом диммировании (снижение тока).

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей), если необходим более сфокусированный луч. Прозрачная смола обеспечивает высокий коэффициент извлечения света. Для фитоосвещения убедитесь, что конструкция светильника обеспечивает равномерный поток фотонов дальнего красного света по целевой площади, часто в сочетании с другими длинами волн (например, глубокий красный 660нм, синий).

9. Надежность и гарантия качества

В даташите перечислен комплексный набор испытаний на надежность, проведенных с уровнем достоверности 90% и 10% допустимого процента дефектных изделий в партии (LTPD). Испытания включают:

• Устойчивость к нагреву при пайке (260°C/10с, 3 раза)
• Термоциклирование (-40°C до +100°C)
• Испытание на срок службы при высокой температуре/влажности (85°C/85% отн. влаж., 1000ч)
• Испытания на хранение и срок службы при высоких/низких температурах
• Испытания на импульсные и термические удары

Эти испытания подтверждают надежность конструкции корпуса, проволочных соединений и целостности полупроводника при различных воздействиях окружающей среды.

10. Технические принципы и тренды

10.1 Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводнике из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет излучаемую длину волны, в данном случае в дальнем красном диапазоне 720-750нм. Корпус PLCC-2 обеспечивает защиту от окружающей среды, первичную линзу для извлечения света и тепловой путь.

10.2 Контекст отрасли и тренды

Среднемощные светодиоды, подобные этому, занимают нишу между маломощными индикаторными светодиодами и мощными осветительными светодиодами. Они предлагают хороший компромисс между стоимостью, эффективностью (лм/Вт или мВт/Вт) и простотой теплового менеджмента. Спрос на дальние красные светодиоды значительно вырос с расширением контролируемого земледелия (CEA) и фитоосвещения, где используются специфические световые рецепты для оптимизации роста растений, урожайности и качества. Продолжаются исследования по улучшению внешней квантовой эффективности (EQE) и надежности светодиодов AlGaInP, особенно в управлении падением эффективности и поддержании производительности при повышенных температурах.