Техническая спецификация светодиода - Серия 3020, 0.2Вт, Белый светодиод - Размер 3.0x2.0мм - Напряжение 3.2В - Мощность 0.2Вт - Технический документ

1. Обзор продукта

Серия 3020 представляет собой компактный, высокопроизводительный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для общего освещения. Этот однокристальный белый светодиод предлагает баланс эффективности, надежности и экономичности, что делает его подходящим для широкого спектра решений для внутреннего и наружного освещения. Его основные преимущества включают стандартный форм-фактор 3020, стабильный световой выход и надежную тепловую производительность в пределах указанного рабочего диапазона.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные значения (Ts=25°C)

Следующие параметры определяют пределы эксплуатации светодиода. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (IF):90 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP):120 мА (длительность импульса ≤ 10мс, скважность ≤ 1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):297 мВт
• Рабочая температура (Topr):-40°C до +80°C
• Температура хранения (Tstg):-40°C до +80°C
• Температура перехода (Tj):125°C
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C максимум 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики (Ts=25°C)

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний.

• Прямое напряжение (VF):3.2 В (тип.), 3.4 В (макс.) при IF=60мА
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.)
• Угол обзора (2θ1/2):110° (тип.)

3. Объяснение системы сортировки

Продукт использует комплексную систему сортировки для обеспечения цветовой и производительной согласованности в конечных приложениях.

3.1 Сортировка по световому потоку

Для указанного цвета (холодный белый с CRI 85, CCT >5000K) световой поток измеряется при прямом токе 60мА. Бины определяются следующим образом:

• Код C8:16 лм (мин.) до 17 лм (макс.)
• Код C9:17 лм (мин.) до 18 лм (макс.)
• Код D1:18 лм (мин.) до 19 лм (макс.)
• Код D2:19 лм (мин.) до 20 лм (макс.)

Допуск измерения светового потока составляет ±7%.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется для помощи в проектировании схемы стабилизации тока.

• Код B:2.8 В (мин.) до 2.9 В (макс.)
• Код C:2.9 В (мин.) до 3.0 В (макс.)
• Код D:3.0 В (мин.) до 3.1 В (макс.)
• Код E:3.1 В (мин.) до 3.2 В (макс.)
• Код F:3.2 В (мин.) до 3.3 В (макс.)
• Код G:3.3 В (мин.) до 3.4 В (макс.)

Допуск измерения напряжения составляет ±0.08В.

3.3 Сортировка по цветности

Цвет светодиода определяется в пределах конкретных областей на диаграмме цветности CIE 1931. Для варианта холодного белого света (CCT >5000K, до 20000K) цветовые координаты ограничены определенными полигональными областями (например, Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1, как указано в спецификации). Это гарантирует, что излучаемый белый свет попадает в допустимый цветовой диапазон. Допустимое отклонение для цветовых координат составляет ±0.005.

Допуск для индекса цветопередачи (CRI) составляет ±2.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Прямой ток vs. Прямое напряжение (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика характерна для полупроводникового диода. Для этого светодиода прямое напряжение увеличивается нелинейно с ростом тока. При типичном рабочем токе 60мА прямое напряжение составляет примерно 3.2В. Конструкторы должны использовать схемы ограничения тока, а не источники напряжения, для надежного управления светодиодом.

4.2 Прямой ток vs. Относительный световой поток

Световой выход увеличивается с ростом прямого тока, но в конечном итоге насыщается и может уменьшаться при очень высоких токах из-за тепловых эффектов. Кривая показывает, что работа на рекомендованном токе 60мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Температура перехода vs. Относительная спектральная мощность

По мере роста температуры перехода (Tj) распределение спектральной мощности может смещаться. Для белых светодиодов это часто проявляется как изменение коррелированной цветовой температуры (CCT) и потенциальное уменьшение светового потока. Поддержание низкой температуры перехода за счет правильного теплового менеджмента имеет решающее значение для стабильности цвета и поддержания светового выхода.

4.4 Распределение относительной спектральной мощности

Спектральная кривая для белого светодиода (обычно с люминофорным преобразованием) показывает широкий пик в синей области от основного кристалла и более широкое желтое/красное излучение от люминофора. Точная форма варьируется в зависимости от CCT (например, 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K), причем более холодные CCT имеют больше синего содержания, а более теплые - больше желтого/красного.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору 3020: примерно 3.0мм в длину и 2.0мм в ширину. Подробные чертежи размеров с допусками (±0.10мм для размеров .X, ±0.05мм для размеров .XX) приведены в спецификации для справки при разводке печатной платы.

5.2 Конфигурация контактных площадок и трафарета

Указаны рекомендуемые конфигурации контактных площадок и размеры отверстий трафарета для обеспечения надежного формирования паяных соединений во время оплавления. Соблюдение этих рекомендаций важно для правильного позиционирования, теплопередачи и механической стабильности.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Влагозащищенность и сушка

Этот светодиод 3020 классифицируется как влагозащищенный согласно IPC/JEDEC J-STD-020C. Если оригинальный влагозащитный пакет вскрыт и компоненты подвергаются воздействию окружающей влажности, их необходимо просушить перед пайкой оплавлением, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн".

• Условия сушки:60°C в течение 24 часов.
• После сушки:Пайка в течение 1 часа или хранение в сухой среде (<20% относительной влажности).
• Не сушитьпри температуре выше 60°C.

6.2 Условия хранения

• Не вскрытый пакет:Температура 5-30°C, влажность <85%.
• Вскрытый пакет:Использовать в течение 12 часов. Хранить при 5-30°C, влажность <60%, предпочтительно в герметичном контейнере с осушителем или в азотном шкафу.
• Если подвергались воздействию >12 часов, требуется сушка (60°C/24ч) перед использованием.

6.3 Профили оплавления при пайке

Предоставлены два стандартных профиля оплавления:

• Бессвинцовый припой:Пиковая температура 230°C или 260°C, с контролем времени выше температуры ликвидуса (TAL).
• Свинцовый припой:Соответствующий профиль с более низкой температурой.

Крайне важно соблюдать рекомендуемые скорости нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, чтобы минимизировать термическое напряжение на корпусе светодиода и внутреннем кристалле.

7. Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды являются полупроводниковыми устройствами, чувствительными к повреждению от ЭСР, особенно белые, зеленые, синие и фиолетовые типы.

• Возможные повреждения:ЭСР может вызвать немедленный отказ (неисправный светодиод) или скрытое повреждение, приводящее к снижению яркости, сдвигу цвета или сокращению срока службы.
• Меры защиты:
  • Используйте заземленные антистатические рабочие места и полы.
  • Операторы должны носить антистатические браслеты, перчатки и одежду.
  • Используйте ионизаторы и убедитесь, что паяльное оборудование правильно заземлено.
  • Используйте антистатические упаковочные материалы.

8. Рекомендации по применению и проектированию

8.1 Проектирование схемы

• Метод управления:Всегда используйте драйвер постоянного тока. Избегайте прямого подключения к источнику напряжения.
• Ограничение тока:Настоятельно рекомендуется включать последовательный резистор для каждой цепочки светодиодов для дополнительной стабилизации тока и защиты, даже при использовании драйвера постоянного тока.
• Полярность:Соблюдайте правильную ориентацию анода/катода во время сборки.
• Последовательность включения питания:При тестировании сначала подключите выход драйвера к светодиоду, затем подайте питание на вход драйвера, чтобы избежать скачков напряжения.

8.2 Меры предосторожности при обращении

Неправильное обращение может вызвать физические и оптические повреждения:

• Избегайте пальцев:Не прикасайтесь к силиконовой линзе голыми пальцами, так как жир и давление могут загрязнить поверхность или повредить проводные соединения/кристалл.
• Избегайте пинцетов:Не сжимайте силиконовый корпус пинцетом, так как это может раздавить кристалл или повредить соединения.
• Используйте правильную насадку:Для установки используйте вакуумную насадку соответствующего размера, чтобы избежать давления на мягкий силикон.
• Избегайте падений:Предотвращает деформацию выводов.
• После сборки:Не складывайте собранные печатные платы непосредственно друг на друга, так как это может поцарапать линзы и оказать давление на компоненты.

9. Правила номенклатуры продукта

Номер детали следует определенной системе кодирования:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

Основные определения кодов включают:

• Код корпуса (например, 34):Форм-фактор 3020.
• Код количества кристаллов (например, S):'S' для одного маломощного кристалла.
• Код цвета (например, W):'W' для холодного белого (>5000K). Другие коды: L (теплый белый), C (нейтральный белый), R (красный) и т.д.
• Код оптики (например, 00):'00' для отсутствия первичной линзы.
• Код бина светового потока (например, D1):Определяет диапазон светового выхода.
• Код бина прямого напряжения (например, D):Определяет диапазон Vf.

10. Типичные сценарии применения

Благодаря компактным размерам, хорошей эффективности и надежной производительности, белый светодиод 3020 0.2Вт хорошо подходит для:

• Подсветка:ЖК-дисплеи, индикаторные панели, вывески.
• Декоративное освещение:Световые ленты, контурное освещение, акцентное освещение.
• Общее освещение:Интеграция в лампы, встраиваемые светильники и панельные светильники, где используется множество светодиодов в массиве.
• Потребительская электроника:Индикаторы состояния, подсветка клавиатур.

11. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с более ранними корпусами, такими как 3528, светодиод 3020 предлагает более компактный форм-фактор, позволяя более плотную компоновку печатных плат и потенциально лучший тепловой менеджмент благодаря другой внутренней структуре. Его номинальная мощность 0.2Вт помещает его между светодиодами очень малой мощности для индикации и более мощными светодиодами для освещения, предлагая хороший компромисс между световым выходом и энергопотреблением для многих приложений. Детальная система сортировки по потоку, напряжению и цветности предоставляет конструкторам предсказуемость, необходимую для согласованного качества конечного продукта.

12. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

12.1 Зачем нужна сушка перед пайкой?

Корпус светодиода может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса оплавления эта влага быстро превращается в пар, создавая внутреннее давление, которое может расслоить корпус или треснуть кристалл, приводя к отказу. Сушка удаляет эту поглощенную влагу.

12.2 Можно ли питать этот светодиод напрямую от источника 3.3В?

Нет. Прямое напряжение варьируется в зависимости от бина и температуры. Источник 3.3В может вызвать чрезмерный ток в бине с низким Vf, что приведет к перегреву и отказу. Всегда используйте драйвер постоянного тока или источник напряжения с последовательным токоограничивающим резистором.

12.3 Какова цель различных кодов сортировки (бинов)?

Сортировка обеспечивает согласованность. Выбирая светодиоды из одного бина светового потока и цветности, осветительный продукт будет иметь равномерную яркость и цвет. Выбор из определенного бина напряжения может упростить проектирование схемы регулирования тока.

12.4 Насколько критично управление температурным режимом?

Очень критично. Превышение максимальной температуры перехода (125°C) резко сократит срок службы светодиода и вызовет сдвиг цвета. Печатная плата должна быть спроектирована как радиатор, и светодиод не должен работать на абсолютных максимальных токах без адекватного охлаждения.

13. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование линейной светодиодной ленты для архитектурного акцентного освещения.

• Выбор:Светодиод 3020 выбран из-за его компактных размеров, позволяющих разместить много светодиодов на метр для плавных световых линий, и его номинальной мощности 0.2Вт, что делает общую мощность ленты управляемой.
• Сортировка:Указаны светодиоды из одного бина светового потока (например, D1) и бина цветности для обеспечения согласованной яркости и цвета по всей длине ленты.
• Схема:Светодиоды расположены в последовательно-параллельные цепочки. Используется драйвер постоянного тока, с небольшим последовательным резистором на каждой параллельной цепочке для дополнительного балансирования тока и защиты, как рекомендовано в спецификации (Рисунок 2).
• Тепловой режим:Лента использует алюминиевую печатную плату для эффективного отвода тепла от светодиодов, поддерживая температуру перехода значительно ниже максимального номинала во время непрерывной работы.
• Сборка:Контрактный производитель строго следует рекомендациям по обращению, хранению и оплавлению для достижения высокого процента годных изделий с первого прохода.

14. Принцип работы

Белый светодиод обычно состоит из полупроводникового кристалла, излучающего синий свет (обычно на основе InGaN), покрытого желтым люминофором. Когда ток протекает через кристалл, он излучает синий свет. Часть этого синего света поглощается люминофором, который переизлучает его как широкоспектральный желтый свет. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего и желтого определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) белого света.

15. Технологические тренды

Общая тенденция для SMD светодиодов, таких как 3020, направлена на повышение световой отдачи (больше люмен на ватт), улучшение индекса цветопередачи (CRI) и лучшую цветовую согласованность между партиями. Также продолжается разработка в области надежности и срока службы в различных рабочих условиях. Кроме того, технология корпусирования продолжает развиваться, позволяя достигать более высокой плотности мощности и лучшей тепловой производительности при все меньших форм-факторах. Принципы тщательной сортировки, обращения с влагозащищенностью и защиты от ЭСР остаются фундаментальными для качества и надежности всех поколений светодиодных технологий.