Техническая спецификация светодиода 1003SUGD/S400-A4 - Ярко-зеленый - 20мА - 3.3В - 50мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоинтенсивного ярко-зеленого светодиода. Устройство является частью серии, разработанной для применений, требующих превосходной световой отдачи. Оно использует технологию чипа InGaN, инкапсулированного в зеленую рассеивающую смолу, что обеспечивает характерное ярко-зеленое свечение. Ключевые особенности включают широкий угол обзора 110 градусов, поставку на ленте и в катушке для автоматизированного монтажа, а также соответствие требованиям RoHS и бессвинцовой пайки, что гарантирует экологическую ответственность и совместимость с производственными процессами.

Светодиод спроектирован для надежной и устойчивой работы в различных электронных приложениях. Его конструкция обеспечивает стабильную работу в стандартных условиях, что делает его подходящим компонентом как для потребительской, так и для промышленной электроники, где критически важны постоянство цвета и светового потока.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Постоянный прямой ток (I_F): 25 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на светодиод.
• Пиковый прямой ток (I_FP): 100 мА. Этот параметр для импульсного тока (при скважности 1/10, 1 кГц) допускает кратковременные периоды более высокого тока, что полезно для мультиплексирования или стробоскопических эффектов.
• Обратное напряжение (V_R): 5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Рассеиваемая мощность (P_d): 90 мВт. Это максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитываемая как V_F* I_F.
• Рабочая и температура хранения: Диапазон от -40°C до +85°C (рабочая) и от -40°C до +100°C (хранение).
• Температура пайки: Выдерживает 260°C в течение 5 секунд, совместимо со стандартными профилями бессвинцовой оплавки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартных условиях испытаний: прямой ток 20 мА и температура окружающей среды (Ta) 25°C. Они определяют типичные характеристики, которые пользователь может ожидать.

• Сила света (I_v): Типичное значение составляет 50 милликандел (мкд), минимальное - 16 мкд. Эта величина количественно определяет воспринимаемую яркость зеленого светового потока.
• Угол обзора (2θ_1/2): 110 градусов (типичное). Этот широкий угол указывает на то, что светодиод излучает свет в широком конусе, что подходит для общего освещения или индикаторов, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны (λ_p): 518 нм (типичное). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d): 525 нм (типичное). Это единственная длина волны монохроматического света, которая, по восприятию стандартным человеческим глазом, соответствует цвету светодиода, определяя его "ярко-зеленый" оттенок.
• Прямое напряжение (V_F): 3.3 В (типичное), максимальное - 4.0 В при 20 мА. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R): Максимум 50 мкА при обратном смещении 5 В, что указывает на хорошую целостность p-n перехода.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих работу в различных условиях. Они необходимы для надежного проектирования.

3.1 Спектральное и угловое распределение

КриваяОтносительная интенсивность в зависимости от длины волныпоказывает узкий спектр излучения с центром около 518-525 нм, что характерно для зеленых светодиодов на основе InGaN. КриваяНаправленностинаглядно подтверждает угол обзора 110 градусов, показывая, как интенсивность света уменьшается от центральной оси.

3.2 Электрические и тепловые характеристики

КриваяПрямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)демонстрирует классическую экспоненциальную зависимость диода. В типичной рабочей точке 20 мА напряжение составляет примерно 3.3 В. Конструкторы должны использовать эту кривую, чтобы убедиться, что драйвер может обеспечить достаточное напряжение, особенно при низких температурах, когда V_F increases.

КриваяОтносительная интенсивность в зависимости от прямого токаобычно линейна в диапазоне малых токов, что указывает на стабильность цвета и эффективности. КривыеОтносительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей средыиПрямой ток в зависимости от температуры окружающей средыдемонстрируют тепловые эффекты. Световой поток уменьшается с ростом температуры, а прямое напряжение падает. Это подчеркивает необходимость теплового управления для поддержания постоянной яркости.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный корпус типа "лампа" с радиальными выводами. Критически важные размеры включают расстояние между выводами, диаметр корпуса и общую высоту. Высота фланца указана менее 1.5 мм. Стандартный допуск на размеры составляет ±0.25 мм, если не указано иное. Инженеры должны обращаться к подробному чертежу с размерами для точного проектирования посадочного места на печатной плате.

4.2 Определение полярности

Полярность обычно указывается длиной вывода (более длинный вывод - анод) и/или плоской гранью на линзе или корпусе светодиода рядом с катодным выводом. Правильная полярность необходима для работы.

5. Руководство по пайке и монтажу

Правильное обращение критически важно для предотвращения повреждений и обеспечения долгосрочной надежности.

5.1 Формовка выводов

• Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от основания эпоксидной колбы, чтобы избежать напряжения на уплотнении.
• Формуйте выводы перед пайкой.
• Обрезайте выводы при комнатной температуре.
• Убедитесь, что отверстия в печатной плате идеально совпадают с выводами светодиода, чтобы избежать монтажного напряжения.

5.2 Процесс пайки

Ручная пайка: Максимальная температура жала паяльника 300°C (для паяльника 30 Вт), время пайки не более 3 секунд на вывод, соблюдая минимальное расстояние 3 мм от места пайки до эпоксидной колбы.
Волновая/погружная пайка: Предварительный нагрев до макс. 100°C (макс. 60 сек), ванна с припоем при макс. 260°C в течение макс. 5 секунд, с соблюдением того же правила расстояния 3 мм.
Рекомендуемый график пайки предполагает быстрый нагрев до пика 260°C с последующим контролируемым охлаждением. Избегайте быстрого охлаждения. Не паяйте более одного раза. Защищайте светодиод от механических ударов в горячем состоянии.

5.3 Очистка и хранение

Очистку, если требуется, следует проводить изопропиловым спиртом при комнатной температуре в течение ≤1 минуты. Избегайте ультразвуковой очистки, если она не была предварительно квалифицирована. Для хранения поддерживайте условия ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Для долгосрочного хранения более 3 месяцев используйте герметичный контейнер с азотом и осушителем.

5.4 Управление теплом и ЭСР

Тепловое управление жизненно важно. Рабочий ток должен быть снижен в зависимости от температуры окружающей среды со ссылкой на кривую снижения номинальных характеристик. Работа светодиода зависит от температуры. Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). Во время обращения необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР (заземленные рабочие места, браслеты).

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы в влагозащищенные антистатические пакеты. Иерархия упаковки следующая:
1. Единичное количество: 1500 штук в антистатическом пакете.
2. Внутренняя коробка: 5 пакетов во внутренней коробке (всего 7500 штук).
3. Внешняя/мастер-коробка: 10 внутренних коробок в мастер-коробке (всего 75000 штук).

6.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке включает:
- CPN: Номер детали заказчика.
- P/N: Номер детали производителя (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: Содержащееся количество.
- CAT/HUE: Указывает категорию/цветовой бин на основе доминирующей длины волны.
- LOT No.: Прослеживаемый номер производственной партии.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовые области применения

Этот светодиод подходит для подсветки и индикации состояния в:
- Телевизорах
- Компьютерных мониторах- Общем компьютерном оборудовании

7.2 Проектирование схемы

Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_F(4.0 В) из спецификации для надежной конструкции, которая гарантирует, что I_Fне превысит 20 мА даже с учетом допусков компонентов. Например, при питании 5 В: R = (5В - 4.0В) / 0.020А = 50 Ом. Подойдет стандартный резистор 51 Ом или 56 Ом.

7.3 Тепловое проектирование

В приложениях, где используется несколько светодиодов или высокая температура окружающей среды, учитывайте компоновку печатной платы для рассеивания тепла. Избегайте размещения светодиодов рядом с другими теплообразующими компонентами. Для высоконадежных применений при необходимости реализуйте активное или пассивное охлаждение, чтобы поддерживать температуру p-n перехода светодиода в безопасных пределах, определенных кривой снижения номинальных характеристик.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старой технологией, такой как зеленые светодиоды на основе GaP, этот светодиод на основе InGaN предлагает значительно более высокую яркость (силу света) и более насыщенный, "яркий" зеленый цвет благодаря более узкому спектру и более высокой чистоте доминирующей длины волны. Широкий угол обзора 110 градусов является преимуществом по сравнению со светодиодами с узким углом, когда требуется широкая видимость без вторичной оптики. Его соответствие RoHS и возможность бессвинцовой пайки делают его подходящим для современного глобального производства электроники.

9. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

9.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p)— это физическая длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность.Доминирующая длина волны (λ_d)— это колориметрическая величина, представляющая единственную длину волны монохроматического света, который для стандартного человеческого наблюдателя будет иметь тот же цвет, что и светодиод. Для зеленых светодиодов λ_dчасто немного длиннее, чем λ_p.

9.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 25 мА?

Хотя предельный параметр для постоянного тока составляет 25 мА, стандартные условия испытаний и типичные данные о характеристиках указаны для 20 мА. Работа при 25 мА может дать более высокий световой поток, но увеличит рассеиваемую мощность (тепло) и потенциально снизит долгосрочную надежность. Рекомендуется проектировать для типичного тока 20 мА, если только приложение специально не требует небольшого дополнительного увеличения яркости и тепловые последствия учтены.

9.3 Насколько критично правило расстояния 3 мм при пайке?

Очень критично. Эпоксидная смола, инкапсулирующая чип светодиода, чувствительна к высоким температурам. Пайка слишком близко к колбе может вызвать термическое напряжение, приводящее к микротрещинам в эпоксидной смоле, преждевременному пожелтению (снижению светового потока) или даже к немедленному отказу. Всегда соблюдайте указанное расстояние.

10. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для устройства с использованием десяти таких зеленых светодиодов, питаемых от стабильной шины 5 В на основной печатной плате.

Шаги проектирования:

1. Расчет тока: Целевой I_F= 20 мА на светодиод.
2. Расчет резистора: Используя наихудший случай V_F(4.0 В) для надежности: R = (5В - 4.0В) / 0.020А = 50 Ом. Выберите стандартный резистор 51 Ом, 1/8 Вт или 1/10 Вт. Рассеиваемая мощность на резисторе: P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204 Вт, что хорошо в пределах номинала.
3. Компоновка: Разместите каждый светодиод с его токоограничивающим резистором поблизости. Убедитесь, что посадочное место на печатной плате соответствует чертежу с размерами из спецификации, с отверстиями для радиальных выводов. Обеспечьте несколько миллиметров расстояния между светодиодами для улучшения теплоотвода.
4. Примечание по монтажу: Дайте указание монтажникам гнуть выводы (если необходимо) перед установкой и следовать руководству по ручной пайке (макс. 300°C, макс. 3 сек, расстояние 3 мм).

Эта простая конструкция обеспечивает надежную и стабильную работу индикатора в течение всего срока службы изделия.

11. Принцип работы технологии

Этот светодиод основан на полупроводниковом чисте из нитрида индия-галлия (InGaN). При подаче прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область p-n перехода. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае зеленый. Зеленая рассеивающая смола-инкапсулянт служит для защиты чипа, формирования светового пучка (создавая угол обзора 110 градусов) и рассеивания света для более равномерного вида.

12. Тенденции отрасли

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи и большей миниатюризации. Хотя данное устройство является стандартным компонентом с выводами, значительной тенденцией является переход к корпусам для поверхностного монтажа (SMD) (таким как 0603, 0402) для автоматизированной сборки и экономии места. Кроме того, продолжается разработка в области повышения эффективности зеленых светодиодов, которая исторически была ниже, чем у синих и красных, для улучшения производительности RGB (красно-зелено-синих) светодиодных систем для дисплеев и освещения. Этот компонент представляет собой зрелое, надежное решение в рамках этого развивающегося технологического ландшафта.