Техническая спецификация двухцветного SMD светодиода - Корпус 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 2.0В - Мощность 75мВт - Зеленый/Желтый

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики компактного двухцветного светодиода для поверхностного монтажа. Устройство предназначено для автоматизированных процессов сборки печатных плат (ПП) и подходит для применений, где критически важен размер. Оно объединяет два отдельных светодиодных кристалла в одном корпусе, что позволяет реализовать многостатусную индикацию или смешение цветов при минимальных габаритах.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Основные преимущества данного компонента включают соответствие директиве RoHS, использование высокоэффективной полупроводниковой технологии AlInGaP и упаковку, совместимую со стандартными носителями в рулонах для массовой сборки. Его конструкция совместима с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи. Целевые области применения охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники, включая, но не ограничиваясь: телекоммуникационное оборудование (например, мобильные телефоны), портативные вычислительные устройства (например, ноутбуки), сетевое оборудование, бытовую технику, внутренние вывески, подсветку клавиатур и функции индикации состояния.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельно допустимые параметры

Эксплуатация устройства за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению. Ключевые параметры включают максимальную рассеиваемую мощность 75 мВт на каждый цветной кристалл, постоянный прямой ток 30 мА и пиковый прямой ток 80 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Максимально допустимое обратное напряжение составляет 5 В. Диапазон рабочих температур устройства: от -30°C до +85°C, диапазон температур хранения: от -40°C до +85°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при стандартном испытательном токе 20 мА и температуре окружающей среды 25°C, типичное прямое напряжение (Vf) для зеленого и желтого кристаллов составляет 2.0 В, с указанным диапазоном от 1.5 В (мин.) до 2.4 В (макс.). Сила света (Iv) является ключевым показателем производительности. Для зеленого кристалла типичное значение составляет 35.0 мкд (милликандела), минимальное - 18.0 мкд. Желтый кристалл демонстрирует более высокий типичный выход - 75.0 мкд, с минимумом 28.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, обычно составляет 130 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности. Доминирующая длина волны (λd) определяет воспринимаемый цвет. Для зеленого она обычно центрируется на 571 нм (диапазон 564-578 нм), для желтого - на 589 нм (диапазон 582-596 нм). Полуширина спектральной линии (Δλ) для обоих цветов обычно составляет 15.0 нм.

3. Объяснение системы бинов (сортировки)

Продукт классифицируется по бинам производительности для обеспечения согласованности в применении. Используются два основных параметра бинирования: Сила света (Iv) и Доминирующая длина волны (Оттенок).

3.1 Биннинг по силе света

Зеленый светодиод доступен в бинах силы света M (18.0-28.0 мкд), N (28.0-45.0 мкд) и P (45.0-71.0 мкд). Желтый светодиод предлагает бины N (28.0-45.0 мкд), P (45.0-71.0 мкд), Q (71.0-112.0 мкд) и R (112.0-180.0 мкд). В пределах каждого бина применяется допуск +/-15%.

3.2 Биннинг по оттенку (длине волны)

Для зеленого светодиода доминирующая длина волны разбита на бины C (567.5-570.5 нм), D (570.5-573.5 нм) и E (573.5-576.5 нм) с допуском +/-1 нм на бин. Такой точный контроль обеспечивает постоянство цвета между производственными партиями, что критически важно для применений, требующих единообразного внешнего вида.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные приведены в исходном документе (например, Рисунок 1 для спектра излучения, Рисунок 5 для угла обзора), типичные кривые для таких устройств иллюстрируют важные зависимости. Кривая "Прямой ток vs. Прямое напряжение" (I-V) показывает экспоненциальную зависимость, характерную для диодов. Кривая "Сила света vs. Прямой ток" обычно показывает почти линейный рост светового потока с увеличением тока до определенного предела, после чего эффективность может снижаться. Кривая спектрального распределения показывала бы один пик для каждого монохроматического кристалла, где полуширина определяет чистоту цвета. Понимание этих кривых необходимо для проектирования схем, особенно для управления светодиодом с оптимальной эффективностью и прогнозирования светового потока при различных рабочих условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и назначение выводов

Устройство имеет стандартный посадочный размер для SMD. Критические размеры включают длину корпуса примерно 3.2 мм и ширину 2.8 мм, с типичной высотой 1.9 мм. Допуски обычно составляют ±0.1 мм. Корпус оснащен прозрачной линзой. Назначение выводов следующее: выводы 1 и 3 подключены к зеленому кристаллу AlInGaP, а выводы 2 и 4 - к желтому кристаллу AlInGaP. Такая конфигурация позволяет независимо управлять каждым цветом.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на ПП

Предоставляется рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для обеспечения надежной пайки и правильного механического позиционирования. Этот рисунок обычно включает площадки, немного большие, чем выводы устройства, для облегчения формирования качественного паяльного файлета, что критически важно для прочности соединения и отвода тепла.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением в ИК-печи

Для процессов сборки с использованием бессвинцовых (Pb-free) припоев рекомендуется определенный температурный профиль оплавления. Пиковая температура корпуса не должна превышать 260°C, а время нахождения выше 260°C должно быть ограничено максимум 10 секундами. Рекомендуется этап предварительного нагрева до 200°C. Профиль должен быть охарактеризован для конкретной конструкции ПП, используемой паяльной пасты и печи. Устройство сертифицировано для максимум двух циклов оплавления в данных условиях.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка паяльником, температура жала должна контролироваться и не превышать 300°C, а время пайки на один вывод не должно превышать 3 секунды. Ручную пайку следует проводить только один раз.

6.3 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге (MSL 3). При хранении в оригинальной герметичной влагозащитной упаковке с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия упаковки компоненты следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Рекомендуется завершить процесс пайки оплавлением в течение одной недели после вскрытия упаковки. Для компонентов, хранившихся вне оригинальной упаковки более недели, перед пайкой требуется процедура прокалки (например, при 60°C не менее 20 часов) для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа "попкорн" во время оплавления.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса.

7. Информация об упаковке и заказе

Компоненты поставляются на 8-миллиметровой эмбоссированной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм), в соответствии со стандартом EIA-481. Каждая катушка содержит 3000 штук. Лента использует покровную ленту для герметизации ячеек с компонентами. Для количеств менее полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот двухцветный светодиод идеально подходит для многостатусной индикации. Например, в сетевом маршрутизаторе зеленый кристалл может указывать "питание включено/работа в норме", а желтый - "активность данных" или "системная тревога". В потребительской электронике он может служить комбинированным индикатором зарядки/состояния. Его малый размер делает его подходящим для подсветки миниатюрных клавиатур или значков на портативных устройствах.

8.2 Соображения при проектировании

Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиодного кристалла. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - Vf_светодиода) / I_желаемый. Используя типичное Vf 2.0В и желаемый ток 20 мА при питании 5В, R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом.

Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медной фольги на ПП вокруг тепловых площадок (если они есть) или выводов помогает рассеивать тепло, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды, поддерживая долговечность светодиода и стабильность светового потока.

Защита от ЭСР:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). При обращении и сборке должны применяться соответствующие меры защиты от ЭСР (браслеты, заземленные рабочие места, проводящая пена).

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с одноцветными SMD светодиодами, данное устройство экономит место, объединяя две функции в одном корпусе, сокращая занимаемую площадь на ПП и время сборки. Использование технологии AlInGaP обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность по сравнению с некоторыми другими технологиями светодиодов для этих конкретных цветов (зеленый и желтый), что приводит к более яркому и стабильному выходу в рабочем диапазоне температур.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать и зеленый, и желлый светодиоды их максимальным постоянным током (по 30 мА каждый)?

О: Технически да, но необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Одновременная работа при 30 мА каждый может привести к суммарной рассеиваемой мощности, которая может превысить рекомендуемые пределы, если прямые напряжения находятся на верхней границе их диапазона. Безопаснее работать ниже предельно допустимых параметров, возможно, по 20 мА каждый, и обеспечить адекватный тепловой расчет.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λp) - это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны (λd) - это длина волны монохроматического света, которая соответствует воспринимаемому цвету светодиода при сравнении с эталонным белым светом. λd более актуальна для спецификации цвета в приложениях, ориентированных на человека.

В: Почему так важно условие хранения после вскрытия упаковки?

О: Корпуса SMD могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может расслоить корпус или расколоть кристалл - отказ, известный как "попкорн". Указанные условия хранения и процедуры прокалки предотвращают это.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование двухстатусного индикатора для портативного устройства

Конструктор создает компактный медиаплеер с одним индикаторным светодиодом. Требования: постоянный зеленый для "воспроизведение", мигающий зеленый для "пауза" и постоянный желтый для "зарядка/ожидание". Использование этого двухцветного светодиода упрощает конструкцию. Микроконтроллер с двумя выводами GPIO может независимо управлять зеленым и желтым кристаллами через простые транзисторные ключи или напрямую, если GPIO может потреблять достаточный ток. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает видимость статуса с различных углов. Конструктор выбирает компоненты из одного бина силы света и оттенка, чтобы гарантировать единообразие цвета и яркости во всех производственных единицах.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) - это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В светодиоде AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) электрическая энергия заставляет электроны и дырки рекомбинировать в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая задается путем регулировки соотношений составляющих элементов. Двухцветный светодиодный корпус содержит два таких полупроводниковых кристалла с разными запрещенными зонами, электрически изолированных, но имеющих общую механическую структуру.

13. Тенденции развития

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), что позволяет создавать более яркие дисплеи или снижать энергопотребление. Миниатюризация остается ключевым драйвером, позволяя более плотную компоновку и новые форм-факторы в потребительской электронике. Также уделяется внимание улучшению цветопередачи и постоянства, а также повышению надежности в жестких условиях окружающей среды. Интеграция, например, объединение управляющих микросхем со светодиодами в одном корпусе ("умные светодиоды"), является еще одной растущей областью для упрощения системного проектирования.