Техническая спецификация SMD светодиода средней мощности 67-21S красного свечения - корпус PLCC-2 - 1.9-2.6В - 70мА - 182мВт

1. Обзор продукта

67-21S — это поверхностно-монтируемый светодиод средней мощности, предназначенный для общего освещения. Он использует корпус PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), предлагая компактную форму, подходящую для автоматизированных процессов сборки. Основной излучаемый цвет — красный, достигаемый за счёт чипа из материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), инкапсулированного в прозрачную смолу. Такая комбинация обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов, что делает его подходящим для применений, требующих широкого распределения света.

Ключевые преимущества этого светодиода включают его высокую эффективность, что означает хорошую светоотдачу для его уровня энергопотребления, а также соответствие экологическим стандартам, таким как отсутствие свинца (Pb-free) и соответствие директиве RoHS. Корпус разработан для надёжной работы в различных условиях эксплуатации.

2. Технические характеристики и углублённый анализ

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Пределы работы устройства определены при определённых условиях (температура точки пайки 25°C). Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 70 мА. Для импульсного режима работы допустимый пиковый прямой ток (I_FP) равен 140 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 10 мс. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 182 мВт. Диапазон рабочей температуры (T_opr) — от -40°C до +85°C, в то время как диапазон температуры хранения (T_stg) расширяется от -40°C до +100°C. Термическое сопротивление от перехода к точке пайки (R_{th J-S}) составляет 50 °C/Вт, что является критическим параметром для проектирования системы теплового управления. Максимально допустимая температура перехода (T_j) — 115°C. Пайка должна соответствовать строгим профилям: пайка оплавлением при 260°C не более 10 секунд или ручная пайка при 350°C не более 3 секунд. Компонент чувствителен к электростатическому разряду (ESD), что требует соблюдения соответствующих процедур обращения.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при температуре точки пайки 25°C и прямом токе 60 мА, устройство демонстрирует световой поток (Φ) в диапазоне от минимум 9.0 лм до максимум 13.0 лм, с типичным допуском ±11%. Прямое напряжение (V_F) колеблется от 1.9 В до 2.6 В при том же испытательном токе, с типичным допуском ±0.1В. Угол обзора (2θ_1/2) составляет, как правило, 120 градусов. Обратный ток (I_R) задан максимальным значением 50 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В. Эти параметры определяют основную производительность в стандартных рабочих условиях.

3. Объяснение системы бинов

Продукт классифицируется по бинам для обеспечения однородности ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие их конкретным требованиям к яркости и электрическим характеристикам.

3.1 Биннинг светового потока

Световой поток классифицируется по нескольким кодам бинов (B8, B9, L1, L2, L3) с определёнными минимальными и максимальными значениями, измеренными при I_F=60мА. Например, бин B8 охватывает 9.0 до 9.5 лм, в то время как бин L3 охватывает 12.0 до 13.0 лм. Общий допуск остаётся ±11%.

3.2 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение распределено по бинам с использованием кодов от 26 до 32, каждый из которых представляет диапазон 0.1В, начиная с 1.9-2.0В (код 26) и до 2.5-2.6В (код 32). Допуск составляет ±0.1В.

3.3 Биннинг доминирующей длины волны

Доминирующая длина волны, определяющая воспринимаемый цвет красного света, разделена на два кода: R51 (620-625 нм) и R52 (625-630 нм). Допуск измерения составляет ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

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

4.1 Спектральное распределение

График показывает относительную световую интенсивность в зависимости от длины волны, обычно достигая пика в красном спектре (около 620-640 нм для данного устройства), что подтверждает бины доминирующей длины волны.

4.2 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода

Рисунок 1 показывает изменение прямого напряжения относительно температуры перехода. Прямое напряжение обычно уменьшается с увеличением температуры перехода, что является общей характеристикой полупроводниковых диодов.

4.3 Относительная радиометрическая мощность в зависимости от прямого тока

Рисунок 2 показывает, как световой выход (относительная радиометрическая мощность) увеличивается с ростом прямого тока. Зависимость, как правило, линейна при низких токах, но может проявлять эффекты насыщения при более высоких токах.

4.4 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

Рисунок 3 иллюстрирует зависимость светового выхода от температуры перехода. Световой поток обычно уменьшается с ростом температуры перехода, подчёркивая важность эффективного теплового управления для поддержания стабильной яркости.

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

Рисунок 4 представляет собой фундаментальную вольт-амперную характеристику (ВАХ) при температуре окружающей среды 25°C. На ней показана экспоненциальная зависимость, типичная для диода.

4.6 Максимальный рабочий ток в зависимости от температуры пайки

Рисунок 5 предоставляет кривую снижения номинальных значений, показывающую максимально допустимый прямой ток как функцию температуры точки пайки, с учётом теплового сопротивления (R_{th j-s}= 50 °C/Вт). Это критически важно для определения безопасных рабочих токов при повышенных температурах окружающей среды.

4.7 Диаграмма направленности

Рисунок 6 представляет собой полярную диаграмму, показывающую пространственное распределение интенсивности света (диаграмму направленности). Широкая, ламбертовская диаграмма подтверждает угол обзора 120 градусов.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Предоставлен подробный чертёж габаритных размеров корпуса PLCC-2. Ключевые размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также расстояние и размер выводов (площадок). Чертеж включает вид сверху с указанием маркировки катода. Если не указано иное, допуск на размеры составляет ±0.15 мм.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указаны два метода пайки. Для пайки оплавлением максимальная пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 260°C должно быть ограничено 10 секундами. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на вывод. Эти ограничения необходимы для предотвращения повреждения пластикового корпуса и внутренних проводных соединений. Устройство чувствительно к влаге; поэтому, если упаковка была вскрыта, перед пайкой может потребоваться прогрев, если время воздействия превышает указанный уровень (не подробно описано в данном отрывке).

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Влагозащитная упаковка

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке. Обычно они загружаются в несущие ленты, которые затем наматываются на катушки. Стандартная конфигурация — 4000 штук на катушке. Упаковка включает осушитель и запаяна в алюминиевый влагозащитный пакет с соответствующими этикетками.

7.2 Объяснение этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых полей: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта), QTY (количество в упаковке), CAT (ранг световой интенсивности, соответствующий бину потока), HUE (ранг доминирующей длины волны), REF (ранг прямого напряжения) и LOT No (номер партии для прослеживаемости).

7.3 Размеры катушки и ленты

Подробные чертежи определяют размеры катушки (диаметр, ширина, размер втулки) и несущей ленты (размеры гнезда, шаг, ширина ленты). Допуски, как правило, составляют ±0.1 мм, если не указано иное.

8. Рекомендации по применению

В спецификации перечислены основные области применения: Декоративное и развлекательное освещение, Сельскохозяйственное освещение и Общее использование. Широкий угол обзора и хорошая эффективность делают его подходящим для окружающего освещения, вывесок, садоводческого освещения для определённых стадий роста растений и декоративных светильников, где требуется красное акцентное освещение. При проектировании схемы драйвера необходимо учитывать бин прямого напряжения и максимальные номинальные значения тока. Внешний токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока обязательны для предотвращения повреждения от перегрузки по току, как указано в мерах предосторожности.

9. Испытания на надёжность

Изложен комплексный план испытаний на надёжность, демонстрирующий устойчивость продукта. Испытания проводятся с уровнем достоверности 90% и LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) 10%. Пункты испытаний включают: Пайку оплавлением (260°C/10с), Термический удар (-10°C до +100°C), Температурный цикл (-40°C до +100°C), Хранение при высокой температуре/влажности (85°C/85% RH), Работу при высокой температуре/влажности (85°C/85% RH, 35мА), Хранение при низкой/высокой температуре и различные испытания на срок службы при работе в условиях низкой/высокой температуры при различных токах и температурах. Объём выборки для каждого испытания составляет 22 штуки с критерием принятия/браковки 0/1.

10. Меры предосторожности при использовании

Наиболее критичной мерой предосторожности является защита от перегрузки по току. Светодиод должен управляться с помощью последовательного резистора или соответствующей схемы постоянного тока. Превышение абсолютных максимальных номинальных значений по току, напряжению, мощности или температуре, вероятно, приведёт к необратимому повреждению. Во время сборки необходимо соблюдать надлежащие методы обращения с ESD. Значение теплового сопротивления должно использоваться для расчёта температуры перехода в ожидаемых рабочих условиях, чтобы гарантировать, что она остаётся ниже 115°C.

11. Техническое сравнение и дифференциация

Как светодиод средней мощности в корпусе PLCC-2, это устройство занимает промежуточное положение между маломощными индикаторными светодиодами и мощными осветительными светодиодами. Его ключевыми отличительными особенностями являются баланс хорошей светоотдачи (до 13 лм) с относительно умеренным энергопотреблением (макс. 182 мВт) и стандартизированный форм-фактор PLCC-2, который упрощает проектирование и поиск печатных плат. Подробная система бинов обеспечивает предсказуемость для серийного производства.

12. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой ток драйвера мне следует использовать?

О: Устройство характеризуется при 60мА. Вы можете эксплуатировать его до максимального постоянного тока 70мА, но вы должны убедиться, что температура перехода не превышает 115°C, учитывая температуру окружающей среды, тепловую конструкцию и используя кривую снижения номинальных значений (Рис. 5).

В: Как определить катод?

О: На корпусе имеется визуальный маркер (обычно выемка или зелёная точка) на верхней стороне рядом с выводом катода. См. чертёж габаритных размеров корпуса.

В: Можно ли использовать его в импульсном режиме?

О: Да, но пиковый ток не должен превышать 140мА при скважности 1/10 и длительности импульса 10мс. Средний ток по-прежнему должен соответствовать постоянному номиналу.

В: Почему световой поток указан как диапазон?

О: Из-за производственных вариаций светодиоды распределяются по бинам. Вы выбираете бин (например, L2 для 11-12 лм), чтобы гарантировать минимальный уровень производительности для вашей конструкции.

13. Пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование декоративной светодиодной ленты для окружающего красного освещения. Разработчик выбирает светодиод 67-21S в бине L2 (11-12 лм) и бине напряжения 28 (2.1-2.2В) для однородности. Лента работает от постоянного напряжения 12В. Для управления каждым светодиодом на 60мА рассчитывается значение последовательного резистора: R = (V_supply- V_F) / I_F. Используя максимальное V_F2.2В для безопасности, R = (12В - 2.2В) / 0.060А ≈ 163 Ом. Был бы выбран стандартный резистор 160 Ом. Несколько таких пар светодиод+резистор подключаются параллельно к шине 12В. Разводка печатной платы обеспечивает достаточную площадь меди для рассеивания тепла от площадок пайки светодиода, учитывая тепловое сопротивление окружающей среде.

14. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (около 1.9-2.6В для этого материала AlGaInP), электроны и дырки инжектируются через переход. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового сплава AlGaInP определяет энергию запрещённой зоны, которая определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный. Прозрачная смоляная инкапсуляция защищает чип и способствует извлечению света.

15. Тенденции в отрасли

Сегмент светодиодов средней мощности продолжает развиваться в сторону более высокой эффективности (больше люмен на ватт), улучшенной цветовой однородности и снижения стоимости. Наблюдается тенденция к более сложному бинингу и более жёстким допускам для удовлетворения требований приложений, требующих однородного внешнего вида, таких как видеостены и линейное освещение. Технология корпусов также совершенствуется, чтобы обеспечить лучшие тепловые характеристики при том же форм-факторе, позволяя использовать более высокие рабочие токи или увеличивать срок службы. Переход к стандартизированным форм-факторам, таким как PLCC-2, способствует повторному использованию проектов и гибкости цепочки поставок.