Техническая спецификация SMD светодиода PLCC-2 - Корпус 5.0x2.0x1.7мм - Напряжение до 3.4В - Мощность 0.51Вт - Белый свет

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светодиода в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Этот компонент классифицируется как средне-мощный светодиод, разработанный для обеспечения баланса между световым потоком и энергопотреблением. Основной излучаемый цвет — белый, доступный в различных коррелированных цветовых температурах (CCT), включая тёплый белый, нейтральный белый и холодный белый. Корпус имеет конструкцию с верхним излучением и изготовлен из прозрачной смолы для оптимального вывода света.

Ключевые преимущества данной серии светодиодов включают высокую световую отдачу, широкий угол обзора 120 градусов и соответствие современным экологическим и стандартам безопасности, таким как RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов. Его компактные размеры и надёжная работа делают его подходящим для широкого спектра общих и декоративных осветительных применений.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эксплуатационные пределы устройства определены при определённых условиях (температура точки пайки 25°C). Превышение этих параметров может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (I_F)): 150 мА (постоянный).
• Пиковый прямой ток (I_FP)): 300 мА, допустим в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 10 мс.
• Рассеиваемая мощность (P_d)): максимум 510 мВт.
• Рабочая температура (T_opr)): от -40°C до +85°C.
• Температура хранения (T_stg)): от -40°C до +100°C.
• Тепловое сопротивление (R_{th J-S})): 32 °C/Вт (от p-n-перехода к точке пайки).
• Температура p-n-перехода (T_j)): максимум 115 °C.
• Температура пайки: Для групповой пайки оплавлением указана температура 260°C в течение 10 секунд. Ручная пайка допускается при 350°C не более 3 секунд.

Важное примечание: Данный продукт чувствителен к электростатическому разряду (ESD). Во время монтажа и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ESD.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются при прямом токе (I_F) 150 мА и температуре точки пайки 25°C.

• Световой поток (Φ): Минимальное значение варьируется в зависимости от варианта продукта, начиная с 55 люмен. Применяется типичный допуск ±11%.
• Прямое напряжение (V_F)): Диапазон от типичного минимума 2.8В до максимума 3.4В при 150мА. Допуск составляет ±0.1В.
• Индекс цветопередачи (CRI/Ra): Гарантируется минимум 80 для перечисленных вариантов, с допуском ±2.
• Угол обзора (2θ_1/2)): 120 градусов (типичное значение).
• Обратный ток (I_R)): Максимум 50 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В.

3. Объяснение системы бинов

Продукт использует комплексную систему бинов для обеспечения постоянства цвета и производительности. Сам номер продукта кодирует ключевую информацию о бинах.

3.1 Расшифровка номера продукта

Структура номера детали, например50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T, содержит несколько ключевых идентификаторов:

• Код CRI: 'K' указывает на минимальный CRI 80.
• Код CCT: '27' указывает на коррелированную цветовую температуру 2700K (тёплый белый). Другие коды включают 30 (3000K), 40 (4000K), 50 (5000K), 57 (5700K) и 65 (6500K).
• Бин светового потока: '55' указывает на минимальный световой поток 55 люмен для данной конкретной комбинации CCT/CRI.
• Бин прямого напряжения: '34' указывает на максимальное прямое напряжение 3.4В.
• Индекс прямого тока: 'Z15' определяет рабочий прямой ток 150мА.

3.2 Бинирование светового потока

Световой выход классифицируется по бинам, обозначаемым кодами, такими как R2, R3 и т.д., каждый из которых определяет диапазон минимального/максимального потока при 150мА. Например, бин R2 охватывает от 55 до 60 лм. Стандартный допуск для светового потока составляет ±11%.

3.3 Бинирование прямого напряжения

Прямое напряжение бинируется с использованием двузначных кодов от 35 до 40. Каждый бин представляет диапазон 0.1В, начиная от 2.8-2.9В (бин 35) до 3.3-3.4В (бин 40). Допуск составляет ±0.1В.

3.4 Бинирование цветовых координат

Для точного контроля цвета цветовые координаты (x, y на диаграмме CIE 1931) строго бинируются внутри каждой группы CCT. В спецификации приведены подробные таблицы с границами координат для нескольких подбинов (например, 27K-A, 27K-B для 2700K). Это гарантирует, что светодиоды из одного бина будут визуально идентичны по цвету. Опорные диапазоны определяют целевую CCT для каждой основной группы бинов.

4. Рекомендации по применению

4.1 Типичные сценарии применения

• Общее освещение: Идеально подходит для светодиодных ламп, трубок и панелей, где требуется баланс эффективности, качества света и стоимости.
• Декоративное и развлекательное освещение: Подходит для акцентного освещения, вывесок и сценического освещения благодаря широкому углу обзора и доступным CCT.
• Индикаторные лампы: Может использоваться для индикаторов состояния, требующих большей яркости, чем стандартные светодиоды.
• Подсветка переключателей: Применимо для подсвечиваемых выключателей и панелей управления.

4.2 Соображения по проектированию

• Тепловой менеджмент: При тепловом сопротивлении 32°C/Вт правильная разводка печатной платы и теплоотвод имеют решающее значение для поддержания температуры p-n-перехода ниже 115°C, особенно при работе на максимальном прямом токе. Это обеспечивает долгосрочную надёжность и стабильный световой выход.
• Управление током: Рекомендуется использовать драйвер постоянного тока для обеспечения стабильного светового потока и постоянства цвета. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы не превышать предельные параметры по прямому и пиковому току.
• Оптическое проектирование: Угол обзора 120 градусов является типичным значением. Для получения специфичных диаграмм направленности могут потребоваться вторичная оптика (линзы, отражатели).

5. Руководство по пайке и монтажу

5.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Компонент совместим со стандартными процессами инфракрасной или конвекционной пайки оплавлением. Критическим параметром является пиковая температура 260°C, которая не должна превышаться более 10 секунд. Рекомендуемый профиль оплавления должен соответствовать стандартам JEDEC или IPC для SMD-компонентов.

5.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо проявлять особую осторожность. Температура жала паяльника должна быть ограничена 350°C, а время контакта с любым выводом не должно превышать 3 секунд, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса и светодиодного кристалла.

5.3 Условия хранения

Для сохранения паяемости и предотвращения поглощения влаги (что может вызвать "вспучивание" при оплавлении), компоненты должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах с осушителем в контролируемой среде. Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +100°C.

6. Упаковка и информация для заказа

Стандартное количество в упаковке указывается в суффиксе номера детали (/2T, вероятно, относится к упаковке на ленте и в катушке). Для получения информации о конкретном количестве на катушке и размерах упаковки обратитесь к документу спецификации упаковки производителя. Всегда заказывайте, используя полный номер продукта, чтобы гарантировать получение правильного CCT, CRI, бина потока и напряжения.

7. Техническое сравнение и позиционирование

Как средне-мощный светодиод в корпусе PLCC-2, данный продукт занимает промежуточное положение между маломощными индикаторными светодиодами и мощными осветительными светодиодами. Его ключевые отличия:

• По сравнению с маломощными светодиодами: Обеспечивает значительно более высокий световой поток, что делает его пригодным для освещения, а не только для индикации.
• По сравнению с мощными светодиодами: Обычно работает при более низком токе и имеет более простой корпус, что часто приводит к снижению системной стоимости и упрощению схемы управления, при этом обеспечивая хорошую эффективность для многих применений.
• Преимущество корпуса: Корпус PLCC-2 обеспечивает стабильную механическую структуру и хороший тепловой путь по сравнению с более простыми SMD-корпусами, такими как 0603 или 0805.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

8.1 Каково фактическое энергопотребление этого светодиода?

Энергопотребление рассчитывается как Прямое напряжение (V_F) × Прямой ток (I_F). При типичных максимальных условиях (3.4В, 150мА) мощность составляет 0.51Вт, что соответствует максимальному номиналу рассеиваемой мощности. Фактическая мощность будет незначительно варьироваться в зависимости от конкретного бина V_F светодиода.

8.2 Как выбрать правильную CCT и CRI для моего применения?

Выбирайте CCT на основе желаемой "теплоты" белого света: 2700K-3000K для тёплого, уютного света (похожего на лампу накаливания); 4000K-5000K для нейтрального белого (распространён в офисах); 5700K-6500K для холодного, дневного белого. CRI 80 (мин.) подходит для общего освещения, где отличная цветопередача не является критичной. Для освещения в розничной торговле или музеях предпочтительнее вариант с более высоким CRI (если доступен).

8.3 Почему тепловой менеджмент так важен?

Эффективность и срок службы светодиода ухудшаются с ростом температуры p-n-перехода. Превышение максимальной температуры перехода (115°C) может вызвать быстрое повреждение. Тепловое сопротивление 32°C/Вт означает, что на каждый ватт рассеиваемой мощности температура перехода будет на 32°C выше, чем температура точки пайки. Поэтому поддержание низкой температуры печатной платы за счёт хорошего проектирования необходимо для производительности и долговечности.

9. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование светодиодной лампы тёплого белого света 2700K в качестве замены 40-ваттной лампы накаливания, с целевым световым потоком примерно 450 люмен.

Реализация:

1. Выбор светодиода: Выберите вариант50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T (2700K, CRI мин. 80, 55 лм мин.).
2. Расчёт количества: Для достижения 450 люмен потребуется минимум 9 светодиодов (450 лм / 55 лм на светодиод), расположенных последовательно, параллельно или в комбинации последовательно-параллельно.
3. Проектирование драйвера: Требуется драйвер постоянного тока с выходным током 150мА. Если все 9 светодиодов соединены последовательно, выходное напряжение драйвера должно соответствовать сумме индивидуальных значений V_F (9 * ~3.2В ≈ 28.8В).
4. Тепловое проектирование: Общая рассеиваемая мощность составит примерно 9 * 0.48Вт = 4.32Вт. Печатная плата должна быть спроектирована с достаточной площадью меди или прикреплена к металлическому радиатору, чтобы поддерживать точки пайки светодиодов достаточно холодными, обеспечивая безопасные пределы температуры перехода.
5. Оптическое проектирование: Для смешивания света от нескольких дискретных источников в равномерный луч будет использоваться рассеивающий колпак.

10. Принцип работы и технологические тренды

10.1 Основной принцип работы

Данный белый светодиод основан на полупроводниковом кристалле, обычно изготовленном из InGaN (нитрид индия-галлия), который излучает свет в синем или ультрафиолетовом спектре при прохождении электрического тока в прямом направлении. Этот первичный свет затем возбуждает люминофорное покрытие (YAG:Ce или аналогичное) внутри корпуса. Люминофор преобразует часть первичного света в более длинные волны (жёлтый, красный). Смесь оставшегося синего света и света, излучаемого люминофором, создаёт восприятие белого света. Конкретный состав люминофора определяет CCT и CRI выходного света.

10.2 Отраслевые тренды

Развитие средне-мощных светодиодов, подобных этому, обусловлено несколькими ключевыми тенденциями:

• Повышение эффективности (лм/Вт): Постоянные улучшения в конструкции кристалла, технологии люминофоров и эффективности корпуса приводят к более высокому световому выходу при том же электрическом входе, снижая энергопотребление.
• Улучшение качества цвета: Существует постоянное стремление к повышению значений CRI и более стабильной цветопередаче между партиями, что обеспечивается продвинутыми системами бинирования и составами люминофоров.
• Миниатюризация и интеграция:
• Стандартизация и снижение стоимости: По мере роста объёмов производства процессы упаковки и изготовления становятся более стандартизированными, что приводит к снижению затрат и более широкому внедрению в различных осветительных применениях.

Данный компонент представляет собой зрелое и оптимизированное решение в этой развивающейся среде, предлагая надёжное сочетание производительности, качества и экономической эффективности для основных потребностей в освещении.