Светодиод 3,2x1,25x1,1 мм зеленый 3,0В 105мВт Спецификация - Технический паспорт и руководство по проектированию

1. Обзор продукта

Этот зеленый SMD светодиод предназначен для общего применения в оптической индикации и дисплеях. Он имеет компактный корпус размером 3,2 мм x 1,25 мм x 1,1 мм (стандартный корпус PLCC-2) и использует высокоэффективный зеленый чип. Светодиод обеспечивает широкий угол обзора 140 градусов, что делает его подходящим для подсветки и индикации. При максимальной рассеиваемой мощности 105 мВт и номинальном прямом токе 30 мА он обеспечивает надежную работу в диапазоне температур от -40°C до +85°C. Устройство соответствует требованиям RoHS и имеет уровень чувствительности к влажности 3 (MSL-3).

2. Технические параметры - углубленный анализ

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts=25°C, IF=20 мА)

Светодиод характеризуется при прямом токе 20 мА. Основные параметры включают:

• Прямое напряжение (VF):Устройство доступно в нескольких бинах напряжения: G1 (2,8-2,9 В), G2 (2,9-3,0 В), H1 (3,0-3,1 В), H2 (3,1-3,2 В), I1 (3,2-3,3 В), I2 (3,3-3,4 В), J1 (3,4-3,5 В). Типовое VF для средней корзины (H1) составляет 3,0 В. Такая сортировка позволяет разработчикам выбирать точное напряжение для оптимизации последовательного резистора или согласования токов.
• Доминирующая длина волны (λD):Зеленое излучение сосредоточено около 520 нм, с бинами D20 (517,5-520 нм), E10 (520-522,5 нм), E20 (522,5-525 нм), F10 (525-527,5 нм), F20 (527,5-530 нм). Такой строгий контроль длины волны обеспечивает согласованность цвета в разных партиях.
• Сила света (IV):Указаны несколько бинов яркости: 1AU (260-330 мкд), 1AV (330-430 мкд), 1CG (430-560 мкд), 1CL (560-700 мкд), 1CM (700-900 мкд). Самый высокий бин (1CM) обеспечивает отличную светоотдачу для применений с высокой видимостью.
• Полуширина спектра:30 нм (типовое), что указывает на относительно чистый зеленый цвет.
• Угол обзора (2θ1/2):140 градусов, обеспечивая широкое освещение.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5 В, что обеспечивает низкую утечку при обратном смещении.
• Тепловое сопротивление (RTHJ-S):450 °C/Вт (типовое), важно для терморегулирования в мощных конструкциях.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Светодиод нельзя эксплуатировать за этими пределами, чтобы избежать повреждений:

• Рассеиваемая мощность (Pd): 105 мВт
• Прямой ток (IF): 30 мА (непрерывный)
• Пиковый прямой ток (IFP): 60 мА (импульсный, скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс)
• ESD (HBM): 1000 В
• Рабочая температура (Topr): -40°C ~ +85°C
• Температура хранения (Tstg): -40°C ~ +85°C
• Температура перехода (Tj): 95°C

Необходимо следить, чтобы рассеиваемая мощность не превышала максимальное значение. Прямой ток должен быть снижен в зависимости от фактической температуры перехода, которая должна оставаться ниже 95°C.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиод сортируется по трем параметрам: прямое напряжение (VF), доминирующая длина волны (λD) и сила света (IV). Это позволяет заказчикам заказывать детали с жесткими допусками для согласованной работы в массивах или блоках подсветки.

Бины напряжения:G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1. Каждый бин охватывает диапазон 0,1 В, что позволяет точно регулировать ток.

Бины длины волны:D20, E10, E20, F10, F20. Каждый бин охватывает 2,5 нм, обеспечивая согласованность цвета в пределах производственной партии.

Бины интенсивности:1AU, 1AV, 1CG, 1CL, 1CM. Эти бины охватывают от 260 мкд до 900 мкд, покрывая широкий диапазон требований к яркости.

4. Анализ кривых характеристик

4.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Типовая ВАХ показывает, что при IF=20 мА VF составляет около 3,0 В. При увеличении тока напряжение возрастает нелинейно. При высоких токах необходимо тщательное терморегулирование из-за самонагрева.

4.2 Прямой ток в зависимости от относительной интенсивности

Относительная сила света увеличивается с прямым током, но нелинейно из-за нагрева перехода. При IF=30 мА интенсивность примерно в 1,5 раза выше, чем при IF=20 мА (на основе типовой кривой).

4.3 Температура вывода в зависимости от относительной интенсивности и прямого тока

При нагреве светодиода относительная интенсивность снижается. Тепловое сопротивление 450 °C/Вт означает, что при 20 мА повышение температуры перехода над окружающей средой незначительно. Однако при максимальном токе и температуре окружающей среды переход может приблизиться к пределу 95°C, что требует теплоотвода или снижения номинала.

4.4 Прямой ток в зависимости от доминирующей длины волны

Доминирующая длина волны незначительно смещается с током. Обычно зеленые светодиоды демонстрируют небольшой синий сдвиг при более высоких токах. Дрейф составляет несколько нанометров, что приемлемо для большинства индикаторных применений.

4.5 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны

Спектральное распределение показывает один пик около 520 нм с полушириной 30 нм, что подтверждает чистое зеленое излучение. Вторичные пики отсутствуют.

4.6 Диаграмма направленности

Светодиод излучает с ламбертовским распределением, при этом интенсивность падает до половины при 70° от оптической оси. Такой широкий луч делает его идеальным для подсветки или вывесок.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Размеры корпуса

Светодиод размещен в корпусе размером 3,20 мм x 1,25 мм x 1,10 мм. Вид сверху показывает прямоугольную форму с двумя выводами (анод и катод), как обозначено. Вид снизу показывает расположение контактных площадок: площадка 1,20 мм x 0,60 мм для вывода 1 (катод) и площадка 1,20 мм x 0,45 мм для вывода 2 (анод). Рекомендуемый рисунок паяльной площадки - 5,00 мм x 2,00 мм для правильного отвода тепла и механической стабильности. Полярность обозначена маркером на корпусе.

5.2 Полярность и схемы пайки

Маркировка полярности показана на Рис.1-4. Катод обычно обозначается выемкой или точкой. Рекомендуемая схема пайки (Рис.1-5) обеспечивает хорошее тепловое и электрическое соединение. Все размеры имеют допуск ±0,2 мм, если не указано иное.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при SMT пайке

Стандартный профиль оплавления (на основе JEDEC J-STD-020) включает:

• Предварительный нагрев: 150°C до 200°C в течение 60-120 секунд
• Время выше 217°C (TL): 60-150 секунд
• Пиковая температура (TP): 260°C, максимальное время выше 255°C - 10 секунд
• Охлаждение: макс. 6°C/с
• Общее время от 25°C до пика: максимум 8 минут

Пайка оплавлением не должна превышать двух проходов. Если между проходами прошло более 24 часов, светодиод может впитать влагу и повредиться. Рекомендуется сушка при 60±5°C в течение 24 часов, если условия хранения превышены.

6.2 Ручная пайка и переделка

Ручная пайка паяльником должна быть ограничена 300°C в течение менее 3 секунд. Допускается только одна переделка. Для переделки рекомендуется использовать двусторонний паяльник, чтобы избежать термического напряжения.

6.3 Меры предосторожности при обращении

Избегайте монтажа на деформированных печатных платах. Не прилагайте механического усилия во время или после пайки. Быстрое охлаждение после пайки не допускается. Светодиод чувствителен к электростатическому разряду (класс 1, 1000 В HBM), поэтому при обращении и сборке необходимо использовать надлежащую защиту от ESD.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Упаковка в ленту и катушку

Светодиоды поставляются в несущей ленте по 3000 штук на катушку (диаметр 7 дюймов). Размеры ленты: ширина 8,00 мм, шаг 4,00 мм. Катушка имеет диаметр 178 мм, диаметр ступицы 60 мм и центральное отверстие 13,0 мм. Этикетка содержит номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина (для светового потока, цветности, напряжения, длины волны), количество и код даты.

7.2 Влагозащитный пакет и коробка

Каждая катушка запечатана во влагозащитный пакет с осушителем и индикатором влажности. Затем пакет упаковывается в картонную коробку для транспортировки. Условия хранения: до вскрытия пакета хранить при ≤30°C и ≤75% относительной влажности до 1 года. После вскрытия использовать в течение 168 часов при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Сушка при 60±5°C в течение ≥24 часов требуется, если индикатор влажности показывает воздействие или превышено время хранения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые применения

• Оптические индикаторы на электронных устройствах (например, светодиоды статуса, подсветка кнопок)
• Подсветка переключателей и символов в автомобильной или потребительской электронике
• Общая подсветка вывесок и дисплеев
• Декоративное освещение, где требуется компактный размер и широкий угол

8.2 Конструктивные соображения

• Токоограничение:Всегда используйте последовательный резистор для ограничения тока до ≤30 мА. Без резистора небольшие колебания напряжения могут вызвать большие изменения тока и повреждение.
• Терморегулирование:Для максимального тока или высокой температуры окружающей среды учитывайте медную площадь печатной платы для отвода тепла. Тепловое сопротивление 450 °C/Вт требует тщательной компоновки для поддержания температуры перехода ниже 95°C.
• Защита окружающей среды:Избегайте воздействия сернистых соединений (>100 ppm), брома (>900 ppm), хлора (>900 ppm) и летучих органических соединений, которые могут выделяться из клеев или заливочных материалов. Они могут вызвать обесцвечивание и снижение светоотдачи.
• Параллельная работа:Если несколько светодиодов используются параллельно, каждый должен иметь свой последовательный резистор для балансировки тока.

9. Техническое сравнение

По сравнению со стандартными зелеными светодиодами в аналогичных корпусах PLCC-2 это устройство предлагает широкий угол обзора (140°) и несколько бинов яркости до 900 мкд. Точная сортировка по длине волны (±2,5 нм на бин) обеспечивает превосходную согласованность цвета, что критично для многодиодных сборок. Низкое тепловое сопротивление 450 °C/Вт (типовое) является конкурентоспособным для корпуса 3,2x1,25 мм, позволяя использовать более высокие токи при правильном теплоотводе. Кроме того, уровень MSL-3 и соответствие RoHS делают его подходящим для автоматизированной SMT сборки.

10. Часто задаваемые вопросы

В1: Какой рекомендуемый рабочий ток для этого светодиода?
О: Типовой тестовый ток составляет 20 мА, что обеспечивает хороший баланс между яркостью и тепловым запасом. Абсолютный максимальный непрерывный ток - 30 мА, но температура перехода должна оставаться ниже 95°C.

В2: Можно ли использовать этот светодиод в широтно-импульсной модуляции (ШИМ)?
О: Да, пиковый ток может достигать 60 мА при скважности 1/10 и длительности импульса 0,1 мс. Для ШИМ с более высокой скважностью убедитесь, что средний ток ≤30 мА.

В3: Как выбрать правильный бин напряжения для моей конструкции?
О: Если вам нужен узкий диапазон напряжений для токового зеркала или последовательного соединения, выберите конкретный бин (например, H1 для 3,0-3,1 В). Для общего применения рекомендуется типовое значение 3,0 В (H1).

В4: Каков срок хранения после вскрытия влагозащитного пакета?
О: 168 часов при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Если не использовано в течение этого времени, сушите при 60±5°C не менее 24 часов перед оплавлением.

В5: Можно ли использовать этот светодиод на улице?
О: Диапазон рабочих температур -40°C до +85°C подходит для многих наружных применений. Однако устройство не рассчитано на прямое воздействие воды; может потребоваться дополнительное защитное покрытие.

11. Практический пример проектирования

Пример: подсветка кнопки с двумя параллельными светодиодами.

• Желаемая яркость: примерно 500 мкд на светодиод (используя бин 1CG или 1CL).
• Напряжение питания: 5 В постоянного тока.
• Прямое напряжение светодиода (типовое): 3,0 В при 20 мА.
• Последовательный резистор: R = (5 В - 3,0 В) / 0,04 А (два светодиода параллельно, каждый по 20 мА) = 50 Ом. Выберите резистор 51 Ом, 0,25 Вт.
• Тепловая проверка: при температуре окружающей среды 25°C повышение температуры перехода = 20 мА * 3,0 В * 450 °C/Вт = 0,027 Вт * 450 = 12,15°C. Температура перехода = 37,15°C, значительно ниже 95°C. Даже при 85°C окружающей среды переход = 97,15°C, немного выше; рассмотрите возможность увеличения площади площадки для снижения теплового сопротивления или уменьшения тока до 18 мА.

12. Принципы работы

Светодиод представляет собой p-n переходный диод из нитрида галлия (GaN) или подобных III-V полупроводниковых соединений, который излучает зеленый свет при прямом смещении. Энергетическая ширина запрещенной зоны определяет длину волны. В данном случае доминирующая длина волны около 520 нм соответствует ширине запрещенной зоны примерно 2,38 эВ. Устройство инкапсулировано в прозрачный силикон или эпоксидную смолу, обеспечивающую оптическую экстракцию и механическую защиту. Широкий угол обзора достигается за счет диффузионного герметизирующего материала или конструкции корпуса, рассеивающей излучаемый свет.

13. Тенденции развития

Зеленые светодиоды продолжают повышать эффективность (лм/Вт) благодаря улучшенным методам эпитаксиального роста и конструкциям чипов. Будущие тенденции для SMD светодиодов в этом форм-факторе включают более высокую световую отдачу, снижение теплового сопротивления и более узкие бины длины волны для лучшего смешивания цветов в RGB приложениях. Кроме того, интеграция чипов защиты от ESD внутри корпуса становится все более распространенной для повышения надежности. Спрос на миниатюрные светодиоды высокой яркости для носимых устройств и IoT стимулирует дальнейшие инновации в упаковке и терморегулировании.