Технические характеристики белого светодиода RF-40QI32DS-FH-N - Корпус PLCC-2 - 2.8x3.5x1.82мм - 3.0В - 60мА - 22.5лм - 4290K CRI97

1. Обзор изделия

Данный документ подробно описывает технические характеристики светодиода (LED) белого света с высокой цветопередачей в стандартном корпусе для поверхностного монтажа PLCC-2. Устройство изготовлено с использованием фиолетового полупроводникового чипа в комбинации с люминофором для получения белого света, что делает его пригодным для применений, требующих точной цветопередачи.

1.1 Ключевые преимущества

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его надежным выбором для современных электронных конструкций:

• Корпус PLCC-2:Стандартный для отрасли корпус, обеспечивающий совместимость с автоматизированными процессами сборки.
• Очень широкий угол обзора:Типичный угол половинной интенсивности в 120 градусов обеспечивает равномерное распределение света.
• Полная совместимость с SMT:Предназначен для использования во всех стандартных процессах сборки по технологии поверхностного монтажа и пайки оплавлением.
• Упаковка в ленту и на катушку:Поставляется на несущей ленте, намотанной на катушку, для массовой автоматизированной сборки с помощью установщиков компонентов.
• Чувствительность к влаге:Имеет рейтинг MSL (Moisture Sensitivity Level) 3, что указывает на необходимость соблюдения стандартных мер предосторожности при хранении и обращении.
• Соответствие экологическим нормам:Продукция соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Целевой рынок и применение

Данный светодиод предназначен для общего освещения и индикации, где важна хорошая цветопередача. Основные области его применения включают:

• Оптические индикаторы состояния на электронных устройствах и панелях управления.
• Подсветка внутренних информационных дисплеев и вывесок.
• Общее трубчатое освещение.
• Широкое универсальное освещение, где важен высокий индекс цветопередачи (CRI).

Важное замечание:Продукт явно не подходит для использования в гибких светодиодных лентах, вероятно, из-за соображений механических нагрузок на корпус.

2. Подробный анализ технических параметров

Характеристики светодиода определены при стандартных условиях испытаний при температуре перехода (Tj) 25°C.

2.1 Электрооптические характеристики

Основные рабочие параметры при прямом токе (IF) 60мА следующие:

• Прямое напряжение (VF):Типичное значение 3.0В в диапазоне от 2.9В (Мин.) до 3.2В (Макс.). Этот параметр критически важен для расчета номинала гасящего резистора или проектирования драйвера постоянного тока.
• Световой поток (Φ):Типичное значение 22.5 люмен в диапазоне от 20 лм (Мин.) до 26 лм (Макс.). Измеряет общий выход видимого света.
• Угол обзора (2θ½):Типичное значение 120 градусов, определяет угловой разброс, в пределах которого интенсивность света составляет не менее половины пиковой интенсивности.
• Индекс цветопередачи (CRI/Ra):Типичное значение 97, минимум 95. Это исключительно высокое значение указывает на способность светодиода точно и естественно передавать цвета освещаемых объектов, что делает его идеальным для розничной торговли, музеев или рабочего освещения.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, указывает на ток утечки в закрытом состоянии.
• Тепловое сопротивление (R_THJ-S):Типичное значение 20 °C/Вт от перехода до точки пайки. Этот параметр критически важен для проектирования системы терморегулирования, поскольку определяет, насколько повысится температура перехода на каждый ватт рассеиваемой мощности.

2.2 Абсолютные максимальные номинальные значения

Эти значения определяют пределы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (P_D):576 мВт
• Непрерывный прямой ток (I_F):180 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP):300 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1мс)
• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Электростатический разряд (ESD) HBM:2000 В (Примечание: Уровень выхода годных более 90% при данном напряжении, однако меры защиты от ЭСР при обращении все равно необходимы).
• Рабочая и температура хранения (T_OPR, T_STG):-40°C до +100°C
• Максимальная температура перехода (T_J):125°C

Критическое правило проектирования:Максимальный рабочий ток должен быть определен после измерения фактической температуры корпуса в конкретном применении, чтобы гарантировать, что температура перехода не превышает 125°C.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров, измеренных при I_F= 60мА.

3.1 Бинирование по прямому напряжению (VF)

Светодиоды классифицируются на три группы по напряжению, что помогает в проектировании стабильных источников питания и достижении равномерной яркости в массивах.

• Бин G2:2.9В – 3.0В
• Бин H1:3.0В – 3.1В
• Бин H2:3.1В – 3.2В

3.2 Бинирование по световому потоку (Φ)

Световой выход сортируется по трем группам потока, позволяя разработчикам выбрать подходящий уровень яркости для своего применения.

• Бин QED:20 – 22 люмен
• Бин QGD:22 – 24 люмена
• Бин QHA:24 – 26 люмен

3.3 Бинирование по цветности / цветовой температуре

В документе приведена ссылка на диаграмму цветности CIE 1931 и предоставлены конкретные наборы координат (например, 40A, 40B, 40C, 40D, 40K), определяющие четырехугольные или шестиугольные области на диаграмме. Основной бин, упомянутый для данного артикула, по-видимому, сосредоточен вокруг коррелированной цветовой температуры (CCT) приблизительно 4290K, на что указывает код бина "40K" и суффикс в артикуле. Точные цветовые координаты обеспечивают жесткий контроль над белой точкой, что крайне важно для применений, где критична цветовая согласованность нескольких светодиодов.

4. Анализ кривых характеристик

4.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика)

Характеристическая ВАХ показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным к светодиоду, и результирующим током. Для данного устройства при типичном рабочем токе 60мА прямое напряжение составляет приблизительно 3.0В. Кривая нелинейна и демонстрирует стандартную диодную характеристику включения. Эти данные необходимы для выбора подходящей топологии драйвера ограничения тока (резистивного или с постоянным током).

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, как световой выход масштабируется с током драйвера. Выход увеличивается сублинейно с ростом тока. Хотя работа при более высоких токах дает больше света, она также генерирует больше тепла, что может снизить эффективность (световую отдачу) и потенциально сократить срок службы светодиода, если терморегулирование недостаточно. Работа на рекомендуемых 60мА или ниже обеспечивает оптимальную производительность и надежность.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры и допуски

Корпус PLCC-2 имеет следующие критические размеры (все в миллиметрах, общий допуск ±0.05мм, если не указано иное):

• Общая длина:3.50 мм
• Общая ширина:2.80 мм
• Общая высота:1.82 мм (тип.)
• Ширина вывода:0.48 мм (тип.)
• Расстояние между выводами:2.10 мм (между центрами анода и катода)

Подробные виды сверху, сбоку, снизу и указание полярности приведены в чертежах размеров.

5.2 Определение полярности и конфигурация контактных площадок

Четкая маркировка полярности необходима для правильной сборки. Конструкция корпуса включает индикатор полярности. Также предоставляется рекомендуемый шаблон контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время пайки оплавлением, что критически важно для тепловых характеристик и механической прочности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Инструкции по SMT пайке оплавлением

Светодиод подходит для стандартных процессов пайки оплавлением в инфракрасной печи или конвекционной печи. Соблюдение рекомендуемого профиля оплавления крайне важно. Ключевые параметры, как правило, включают:

• Предварительный нагрев:Плавный подъем температуры для активации флюса в паяльной пасте и минимизации термического удара.
• Выдержка / Предварительный оплав:Период при температуре ниже точки ликвидуса для обеспечения равномерного нагрева компонента и платы.
• Окончательный оплав:Зона пиковой температуры, где паяльная паста плавится. Пиковая температура должна контролироваться, чтобы избежать повреждения внутренних материалов светодиода (эпоксидной смолы, люминофора, проводных соединений), обеспечивая при этом правильное формирование паяного соединения. Максимальная температура корпуса не должна превышать установленный предел.
• Охлаждение:Контролируемый период охлаждения для затвердевания паяных соединений.

Обратитесь к специальному разделу SMT-инструкций для получения точного температурно-временного профиля.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

• Защита от ЭСР:Хотя устройство имеет стойкость к электростатическим разрядам 2000В HBM, при обращении необходимо использовать стандартные меры предосторожности от ЭСР (заземленные рабочие места, антистатические браслеты), чтобы предотвратить кумулятивные повреждения.
• Чувствительность к влаге:Как компонент MSL Уровня 3, пакет должен быть просушен перед пайкой, если время нахождения вне сухого пакета превышает указанный предел (обычно 168 часов при ≤30°C/60% RH).
• Избегайте механических нагрузок:Не прикладывайте чрезмерные усилия к линзе или выводам.
• Чистота:Избегайте загрязнения поверхности линзы, так как это может снизить световой выход.

7. Упаковка и надежность

7.1 Спецификация упаковки

Продукт поставляется в влагозащитном барьерном пакете с осушителем, размещенным на профилированной несущей ленте, намотанной на катушку. Предоставляются подробные размеры карманов ленты и самой катушки для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием. На этикетке катушки указаны артикул, количество, коды бинов и информация для прослеживаемости партии.

7.2 Испытания на надежность

Продукт проходит серию испытаний на надежность для обеспечения долгосрочной работоспособности при различных воздействиях окружающей среды. Хотя конкретные условия перечислены в отдельной таблице, типичные испытания для светодиодов включают:

• Срок службы при высокой температуре (HTOL):Проверка долговечности при непрерывной работе при повышенной температуре.
• Термоциклирование:Проверка устойчивости к термическому удару и механическим напряжениям от расширения/сжатия.
• Влагостойкость:Оценка устойчивости к проникновению влаги.
• Термостойкость при пайке:Подтверждение способности корпуса выдерживать процесс пайки.

Определены конкретные критерии для определения отказов (например, изменения прямого напряжения, светового потока или катастрофический отказ) после этих испытаний.

8. Соображения по применению и проектированию

8.1 Тепловое управление

Учитывая тепловое сопротивление 20°C/Вт, эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение, особенно при работе на токах выше номинальных 60мА или при высоких температурах окружающей среды. Основной путь отвода тепла проходит через контактные площадки к печатной плате (PCB). Использование PCB с тепловыми переходными отверстиями под тепловой площадкой светодиода (если применимо), соединенными с заземляющим полигоном или специальной областью радиатора, является стандартной практикой для снижения теплового сопротивления от перехода к окружающей среде (R_THJ-A). Всегда рассчитывайте ожидаемую температуру перехода: T_J= T_A+ (P_D* R_THJ-A), и убедитесь, что T_J <125°C.

8.2 Электрический драйвер

Для оптимальной стабильности и долговечности рекомендуется запитывать светодиод от источника постоянного тока, а не от источника постоянного напряжения с гасящим резистором, особенно в применениях с изменяющейся температурой или где требуется постоянная яркость. Источник постоянного тока автоматически регулирует напряжение для поддержания заданного тока, компенсируя отрицательный температурный коэффициент прямого напряжения светодиода.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов создает излучение, близкое к ламбертовскому. Для применений, требующих более узкого луча, необходимо использовать вторичную оптику (линзы или отражатели). Высокий индекс цветопередачи делает этот светодиод подходящим для областей, где важна цветопередача, но разработчики должны знать, что белые светодиоды с высоким CRI часто имеют несколько более низкую световую отдачу по сравнению со стандартными белыми светодиодами.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными светодиодами белого света средней мощности, ключевым отличием данного продукта является исключительно высокий индекс цветопередачи (CRI ≥95). Большинство универсальных белых светодиодов имеют CRI в диапазоне 70-80. Этот высокий CRI достигается благодаря точной рецептуре люминофора и контролю процесса, что делает его идеальным для применений, где нельзя идти на компромисс с качеством цвета, хотя, возможно, при более высокой стоимости и несколько меньшей эффективности, чем у стандартных белых светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (основанные на технических данных)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

Характеристики в основном определены при токе 60мА, который является рекомендуемой типичной рабочей точкой для сбалансированных показателей светового потока, эффективности и надежности. Возможна работа до абсолютного максимума 180мА, но только при отличной системе терморегулирования, чтобы контролировать температуру перехода.

10.2 Как интерпретировать коды бинов при заказе?

Артикул (например, RF-40QI32DS-FH-N) часто содержит закодированную информацию. Вы должны указать требуемый бин по напряжению V_F(G2, H1, H2) и бин по потоку (QED, QGD, QHA) на основе вашей схемотехники и требований к яркости. "40" в артикуле и упомянутый бин цветности "40K" указывают на номинальную группу цветовой температуры.

10.3 Почему не подходит для гибких лент?

Гибкие ленты постоянно изгибаются и сгибаются во время установки и использования. Жесткий корпус PLCC-2 и его паяные соединения подвержены растрескиванию под такими повторяющимися механическими нагрузками, что приводит к отказу. Светодиоды для гибких лент обычно используют более мягкий, устойчивый к изгибу корпус или имеют специальное покрытие.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование высококачественной настольной лампы.Разработчику требуется равномерный, яркий свет с отличной цветопередачей для настольной рабочей лампы. Он выбирает данный светодиод из-за его высокого CRI (97), что гарантирует, что документы и объекты будут выглядеть в их естественных цветах. Он проектирует печатную плату на металлической основе (MCPCB) в качестве радиатора, подключая 12 светодиодов последовательно к драйверу постоянного тока, настроенному на 60мА на каждый светодиод. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает хорошее покрытие без резких теней. Разработчик указывает бин напряжения H1 и бин потока QGD, чтобы обеспечить согласованность яркости и падения напряжения на всех 12 светодиодах в последовательной цепочке.

12. Принцип работы

Это белый светодиод с конверсией люминофором. Полупроводниковый чип на основе нитрида галлия излучает свет в фиолетовом/ультрафиолетовом спектре. Это первичное излучение не испускается напрямую. Вместо этого оно возбуждает слой люминофорного материала, нанесенного на чип или вокруг него. Люминофор поглощает высокоэнергетические фиолетовые фотоны и переизлучает свет в более широком спектре, в желтой и красной областях. Комбинация неизлученного остаточного фиолетового/синего света от чипа и широкого желтого/красного излучения от люминофора смешивается, образуя белый свет. Точный состав и толщина слоя люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) получаемого белого света.

13. Технологические тренды

Общий тренд в технологии светодиодов направлен на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение качества цвета (более высокий CRI и более точная цветовая согласованность) и увеличение надежности. Для корпусов средней мощности, таких как PLCC-2, улучшения часто достигаются за счет более эффективной конструкции чипа, передовых составов люминофора с более узкими полосами излучения для лучшего цветового охвата и улучшенных материалов корпуса для снижения теплового сопротивления и повышения максимальной рабочей температуры. Отрасль также фокусируется на снижении затрат и повышении экологичности за счет выбора материалов и производственных процессов. Продукт, описанный здесь, представляет собой текущую реализацию, делающую акцент на высоком качестве цвета в рамках стандартного, экономичного формата корпуса.