Техническая спецификация SMD PLCC-2 Красный светодиод G67-21S/R3C - 3.0x2.8x1.9мм - 1.8-2.9В - 150мА - 435мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики средне-мощного светодиода для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Устройство создано на основе полупроводникового кристалла AlGaInP для излучения красного света, инкапсулированного в прозрачную эпоксидную смолу. Оно характеризуется компактными размерами, высокой эффективностью для своего класса мощности и широким углом обзора, что делает его универсальным компонентом для различных осветительных применений. Продукт соответствует строгим экологическим стандартам: не содержит свинца (Pb-free), соответствует регламенту ЕС REACH и классифицируется как бесгалогенный, с содержанием брома и хлора ниже установленных пределов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эксплуатационные пределы устройства определены при базовой температуре пайки 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 150 мА, при этом пиковый прямой ток (I_FP) в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс) может достигать 300 мА. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) равна 435 мВт. Термическое сопротивление переход-точка пайки (R_{th J-S}) составляет 50 °C/Вт, что критически важно для проектирования системы теплоотвода. Максимально допустимая температура перехода (T_j) равна 115°C. Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения — от -40°C до +100°C. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) до 2000 В (модель человеческого тела), однако обязательны меры предосторожности при обращении. Параметры пайки указаны как для групповой пайки оплавлением (260°C в течение 10 секунд), так и для ручной пайки (350°C в течение 3 секунд).

2.2 Электрооптические характеристики

Измерения проведены при T_пайки= 25°C и I_F= 150 мА. Ключевые параметры производительности определены следующим образом. Световой поток (Φ_v) имеет типичный диапазон от 15,0 до 24,0 люмен с заявленным допуском ±11%. Прямое напряжение (V_F) варьируется от 1,8 В до 2,9 В с более жестким производственным допуском ±0,1 В. Устройство обеспечивает широкий угол обзора (2θ_1/2) 120 градусов. Максимальный обратный ток (I_R) составляет 50 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5 В.

3. Объяснение системы бининга

Продукт классифицируется по бинам для обеспечения стабильности ключевых параметров, что позволяет проводить точное проектирование и подбор по цвету.

3.1 Бины радиометрической мощности (Светового потока)

Выходной световой поток классифицируется по бинам, обозначаемым кодами, такими как L6, L7, L8, L9, M3 и M4. Каждый бин определяет минимальное и максимальное значение потока при I_F=150 мА. Например, бин L6 охватывает 15-16 лм, а бин M4 — 21-24 лм. Допуск ±11% применяется в пределах каждого бина.

3.2 Бины прямого напряжения

Прямое напряжение разбито на бины с использованием двузначных кодов от 25 до 35. Каждый код представляет шаг в 0,1 В. Например, бин 25 охватывает 1,8-1,9 В, бин 26 — 1,9-2,0 В и так далее, вплоть до бина 35, который охватывает 2,8-2,9 В. Производственный допуск составляет ±0,1 В на бин.

3.3 Бины доминирующей длины волны

Цветовая точка контролируется через бины доминирующей длины волны. Доступные бины: O54 (615-620 нм), R51 (620-625 нм) и R52 (625-630 нм), определяющие конкретный оттенок излучаемого красного цвета. Допуск измерения для доминирующей/пиковой длины волны составляет ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение

График показывает относительную световую интенсивность в зависимости от длины волны, типичный для красного светодиода AlGaInP, с пиком в диапазоне 620-660 нм и определенной спектральной шириной.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода

На Рисунке 1 показано изменение прямого напряжения в зависимости от температуры перехода. Кривая обычно имеет отрицательный коэффициент, что означает, что V_Fуменьшается с ростом T_j, что является критическим фактором для проектирования драйверов постоянного тока.

4.3 Относительная радиометрическая мощность в зависимости от прямого тока

На Рисунке 2 демонстрируется сублинейная зависимость между световым выходом (относительной радиометрической мощностью) и прямым током. Выходная мощность увеличивается с ростом тока, но с уменьшающейся отдачей при высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов.

4.4 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

На Рисунке 3 показано, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Это тепловое снижение мощности необходимо для прогнозирования производительности в реальных условиях, где возможности теплоотвода могут быть ограничены.

4.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения и тепловое снижение мощности

На Рисунке 4 изображена стандартная ВАХ. Рисунок 5 имеет решающее значение для надежности, показывая максимально допустимый прямой ток накачки как функцию температуры пайки, что гарантирует отсутствие перегрузки устройства во время работы после сборки.

4.6 Диаграмма направленности излучения

На Рисунке 6 представлена полярная диаграмма направленности, подтверждающая угол обзора 120° (где интенсивность падает до 50% от осевого значения) и симметричную, близкую к ламбертовской, диаграмму излучения, типичную для PLCC-корпусов с верхним излучением.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус PLCC-2 имеет номинальные размеры: длина 3,0 мм, ширина 2,8 мм и высота 1,9 мм. Подробный чертеж с размерами указывает расположение контактных площадок, общие допуски (±0,1 мм, если не указано иное) и структуру линзы. Конструкция с верхним излучением указывает на то, что свет излучается перпендикулярно плоскости монтажа.

Катод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе, таким как выемка, точка или срезанный угол на линзе или корпусе, как указано на чертеже размеров. Правильная ориентация полярности крайне важна во время сборки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Рекомендуемый профиль групповой пайки оплавлением имеет пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд. Это стандартное требование для бессвинцового процесса (SnAgCu). Ручная пайка, если это необходимо, должна проводиться при температуре не выше 350°C в течение не более 3 секунд на вывод, с использованием заземленного паяльника.

6.2 Условия хранения

Компоненты упакованы в барьерные пакеты, чувствительные к влаге, с осушителем. До вскрытия пакета светодиоды должны храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 90% или ниже. После вскрытия компоненты должны быть использованы в течение определенного времени или подвергнуты сушке в соответствии с процедурами уровня чувствительности к влаге (MSL), чтобы предотвратить "взрыв" корпуса во время пайки оплавлением.

6.3 Меры предосторожности при использовании

Защита от перегрузки по току:

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Обязательно использование внешнего токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока. Небольшое увеличение прямого напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока из-за экспоненциальной ВАХ диода.Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD):
Устройство чувствительно к электростатическому разряду. Используйте антистатические рабочие места, браслеты и упаковку во время обращения и сборки.7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация на ленте и в катушке

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматической установки. Указаны ширина ленты, размеры ячеек и шаг отверстий под звездочку. Каждая катушка содержит 4000 штук. Приведены размеры катушки (диаметр, ширина, размер втулки) для совместимости с автоматическим оборудованием.

7.2 Влагозащитная упаковка

Полный процесс упаковки включает помещение катушки с компонентами в алюминиевый ламинатный влагозащитный пакет вместе с осушителем и индикаторной картой влажности. Затем пакет герметизируется.

7.3 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке включает несколько кодов: P/N (номер продукта), QTY (количество в упаковке), CAT (ранг/бин светового потока), HUE (ранг/бин доминирующей длины волны), REF (ранг/бин прямого напряжения) и LOT No (отслеживаемый номер партии).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Сочетание средней мощности, хорошей эффективности, широкого угла и компактных размеров делает этот светодиод подходящим для:

Декоративное и развлекательное освещение:
• Архитектурная подсветка, вывески, сценические световые эффекты, где требуется красный цвет.Сельскохозяйственное освещение:
• Дополнительное освещение в растениеводстве, потенциально влияющее на фотоморфогенез растений в красном спектре.Общее освещение:
• Индикаторные лампы, лампы состояния, подсветка панелей или переключателей и другие применения, требующие надежного красного индикатора.8.2 Особенности проектирования

Теплоотвод:

• При Rth J-S_{= 50 °C/Вт эффективное проектирование теплового пути на печатной плате (с использованием тепловых переходных отверстий, медных полигонов) важно для поддержания низкой температуры перехода, что обеспечивает долгосрочную надежность и стабильный световой выход.}Токовое управление:
• Всегда используйте источник постоянного тока или источник напряжения с последовательным резистором, рассчитанным на основе максимального Vиз таблицы бининга и целевого рабочего тока._FОптическое проектирование:
• Угол обзора 120° и ламбертовская диаграмма упрощают проектирование вторичной оптики для формирования луча, если это требуется.9. Надежность и гарантия качества

Проводится комплексный набор испытаний на надежность с уровнем доверия 90% и LTPD (процент дефектных изделий в партии) 10%. Матрица испытаний включает:

• Устойчивость к пайке оплавлением
• Термоудар (-10°C до +100°C)
• Термоциклирование (-40°C до +100°C)
• Хранение при высокой температуре/влажности (85°C/85% RH)
• Испытания на работоспособность и срок службы при высоких/низких температурах в различных условиях и токах (например, 90 мА, 180 мА).
Каждое испытание проводится на выборке из 22 штук с критерием приемки/браковки 0/1, что указывает на высокие стандарты надежности.
10. Техническое сравнение и позиционирование

Данный средне-мощный светодиод в корпусе PLCC-2 занимает определенную нишу. По сравнению с маломощными SMD-светодиодами (например, 0603, 0805) он предлагает значительно более высокий световой поток, что делает его пригодным для освещения, а не только для индикации. По сравнению с мощными светодиодами он требует менее сложной системы теплоотвода и схемы управления, при этом обеспечивая полезный световой выход для многих применений. Технология AlGaInP обеспечивает высокую эффективность в красном/оранжевом/янтарном спектре по сравнению с белыми светодиодами аналогичного размера на основе люминофора. Широкий угол обзора 120° является ключевым отличием от светодиодов с более узкими, сфокусированными лучами.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой ток драйвера мне следует использовать?

О: Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 150 мА. Для оптимального баланса эффективности, срока службы и светового выхода типичная работа находится в диапазоне 60-120 мА, но всегда обращайтесь к кривым снижения мощности (Рис. 5) на основе тепловых характеристик вашей платы.
В: Как интерпретировать коды бининга в моем заказе?
О: Коды на маркировке CAT, HUE и REF напрямую соответствуют таблицам бинов светового потока, доминирующей длины волны и прямого напряжения в разделах 3.1, 3.2 и 3.3. Это позволяет узнать точный диапазон характеристик полученных светодиодов.
В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника питания логики 3,3 В или 5 В?
О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V
питания_{- V}) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз вашего бина напряжения, чтобы обеспечить достаточное падение напряжения на резисторе в любой момент времени._FВ: Каково влияние температуры перехода на производительность?
О: Как показано на Рис. 3, световой выход уменьшается с ростом T
. Более того, более высокие температуры ускоряют деградацию светового потока и могут сократить срок службы устройства. Поддержание низкой T_jза счет хорошего теплоотвода критически важно для стабильной долгосрочной работы._j12. Пример практического применения

Сценарий:

Проектирование недорогого, питаемого от батареи красного сигнального маячка.Требования:
Видимость со всех сторон, низкое энергопотребление, простая схема управления, компактность.Выбор проектных решений:
Выбор светодиода:
1. Данный красный светодиод PLCC-2 выбран из-за его угла обзора 120° (хорошая всенаправленность), средней мощности (хорошая яркость при сохранении времени работы от батареи) и SMD-корпуса (малый размер, удобство монтажа).Схема управления:
2. Простая схема с использованием батареи типа "таблетка" на 3 В, MOSFET для коммутации и последовательного резистора. Номинал резистора рассчитан для I= 100 мА по формуле R = (3,0В - 2,5В_Fтип._{) / 0,1А = 5 Ом. Выбран резистор 5,1 Ом, 1/4 Вт.}Тепловое проектирование и проектирование печатной платы:
3. Маячок работает короткими импульсами (скважность 10%), что снижает среднюю мощность и тепловую нагрузку. Печатная плата выполнена по простой двухслойной технологии, контактная площадка светодиода соединена с небольшим медным полигоном на нижнем слое для незначительного теплоотвода.Результат:
4. Функциональный, надежный маячок, соответствующий целевым показателям по размеру, стоимости и производительности, использующий заявленные характеристики светодиода.13. Принцип работы

Это полупроводниковое фотонное устройство на основе гетероструктуры AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения, превышающего пороговое напряжение диода, электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют с излучением в квантовых ямах активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае, в красном спектре (615-630 нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую стабильность и формирует выходной световой пучок.

14. Технологические тренды

Средне-мощные SMD-светодиоды, подобные этому типу PLCC-2, продолжают развиваться. Общие отраслевые тенденции включают:

Повышение эффективности:
• Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности, вывода света и конструкции корпуса приводит к увеличению люмен на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при том же световом потоке.Улучшение цветовой однородности:
• Более жесткие допуски бининга по длине волны и потоку, достигнутые благодаря передовому контролю производственных процессов, позволяют лучше согласовывать цвета в многокристальных светодиодных матрицах без ручной сортировки.Повышенная надежность:
• Разработка более прочных материалов корпуса (формующие компаунды, выводные рамки) и улучшенная надежность на уровне кристалла приводят к увеличению срока службы (метрики L70, L90) при более высоких токах накачки и температурах.Миниатюризация с сохранением производительности:
• Стремление к созданию более компактных и плотных светодиодных матриц ведет к уменьшению размеров корпусов при сохранении или увеличении светового выхода, хотя это усугубляет проблемы теплоотвода.Интеллектуальные и интегрированные решения:
• На более широком рынке наблюдается рост числа светодиодов со встроенными драйверами, контроллерами или датчиками, хотя это более распространено в сегментах мощных или специализированных светодиодов.The broader market sees growth in LEDs with integrated drivers, controllers, or sensors, though this is more prevalent in high-power or specialty segments.