Технический даташит SMD светодиода 93-22SURSYGC/S530-A3/TR8 - 3.2x2.8x1.9мм - Напряжение 2.0-2.4В - Ярко-красный/желто-зеленый

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностно-монтируемого светодиода со встроенным рефлектором. Устройство спроектировано для надежности и простоты монтажа в условиях автоматизированного производства.

1.1 Ключевые преимущества

• Упакован на ленте шириной 12мм для катушек диаметром 7 дюймов, совместим со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Спроектирован для совместимости с процессами пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фазой).
• Соответствует стандартной упаковке EIA.
• Совместимый с ИС вход.
• Конструкция без свинца и соответствие директиве RoHS.
• Встроенный рефлектор для улучшения направления и интенсивности света.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра индикаторных функций и подсветки, включая:

• Телекоммуникационное оборудование (телефоны, факсы).
• Аудио- и видеооборудование.
• Устройства с питанием от батарей.
• Индикаторы для наружного применения.
• Офисное оборудование.
• Плоская подсветка для переключателей, символов и других светодиодов.
• Индикация общего назначения.

2. Выбор устройства и технические параметры

2.1 Руководство по выбору устройства

Продукт предлагается в двух основных цветовых вариантах в зависимости от материала чипа:

• SUR: Использует чип AlGaInP для излучения ярко-красного цвета. Герметизирующая смола прозрачная.
• SYG: Использует чип AlGaInP для излучения яркого желто-зеленого цвета. Герметизирующая смола прозрачная.

2.2 Предельно допустимые параметры

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

2.3 Электрооптические характеристики

Типичные параметры измерены при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (IV-кривая)

Представленные кривые для вариантов SUR (красный) и SYG (желто-зеленый) показывают типичную диодную характеристику. Прямое напряжение (V_F) имеет положительный температурный коэффициент, то есть немного снижается с ростом температуры окружающей среды. При типичном рабочем токе 20мА, V_Fсоставляет приблизительно 2.0В, с максимальным указанным значением 2.4В. Это относительно низкое прямое напряжение выгодно для устройств с батарейным питанием.

3.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток (сила света) увеличивается с ростом прямого тока. Кривые, как правило, линейны в нормальном рабочем диапазоне, но насыщаются при более высоких токах. Работа за пределами абсолютного максимального значения непрерывного тока 25мА не рекомендуется, так как это может привести к ускоренной деградации и сокращению срока службы. Пиковый ток (60мА при скважности 1/10) позволяет кратковременно достигать более высокой яркости.

3.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Как и у большинства светодиодов, световой выход этого устройства зависит от температуры. Интенсивность уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Кривая снижения номинальных значений имеет решающее значение для проектирования, особенно в приложениях с высокой температурой окружающей среды или плохим тепловым режимом. Кривая показывает, что допустимый прямой ток должен быть уменьшен с ростом температуры, чтобы оставаться в пределах рассеиваемой мощности и обеспечить надежность.

3.4 Спектральное распределение

Спектральные графики подтверждают монохроматическую природу чипов AlGaInP. Вариант SUR имеет доминирующую длину волны около 624нм (красный), в то время как вариант SYG - около 573нм (желто-зеленый). Ширина спектра (FWHM) для обоих составляет приблизительно 20нм, что указывает на хорошую чистоту цвета.

3.5 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма иллюстрирует широкую, ламбертовскую диаграмму направленности с типичным углом половинной интенсивности (2θ_1/2) 130°. Встроенный рефлектор помогает формировать этот луч, обеспечивая постоянный угол обзора, подходящий для индикаторных применений, где важна видимость с широкого диапазона углов.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD имеет компактные размеры. Ключевые размеры включают размер корпуса приблизительно 3.2мм x 2.8мм и высоту около 1.9мм. Катод обычно идентифицируется визуальным маркером, таким как выемка или зеленый оттенок на корпусе. Подробные чертежи размеров с допусками (обычно ±0.1мм) приведены в даташите для проектирования посадочного места на печатной плате.

4.2 Упаковка на катушках и в лентах

Компоненты поставляются в формованной несущей ленте шириной 12мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 1000 штук. Размеры несущей ленты (размер гнезда, шаг и т.д.) стандартизированы для обеспечения совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Упаковка включает влагозащитные меры, такие как осушитель и алюминиевый влагонепроницаемый пакет, для защиты компонентов во время хранения и транспортировки, что особенно важно для негерметичных SMD корпусов.

4.3 Обозначения на этикетке и система бининга

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для заказа и прослеживаемости. Более важно то, что она указывает на бининг параметров устройства:

• CAT (Ранг силы света): Этот код определяет минимальный бининг силы света для светодиодов на катушке, обеспечивая постоянство яркости в пределах производственной партии.
• HUE (Ранг доминирующей длины волны): Этот код определяет бининг по длине волны, обеспечивая постоянство цвета. Это особенно важно для приложений, где несколько светодиодов используются рядом друг с другом.
• REF (Ранг прямого напряжения): Этот код определяет бининг по прямому напряжению, что может быть полезно для конструкций, требующих точного согласования тока в параллельных цепочках или определенных требований к напряжению драйвера.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство рассчитано на процессы бессвинцовой пайки оплавлением. Максимальная рекомендуемая температура пайки составляет 260°C на выводах корпуса, при этом общее время выше 217°C не должно превышать 60 секунд. Следует соблюдать типичный профиль оплавления с этапами предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения. Указана совместимость с инфракрасной или паровой фазой оплавления.

5.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует соблюдать крайнюю осторожность. Температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта с любым выводом должно быть ограничено 3 секундами или менее. Между точкой пайки и корпусом можно использовать теплоотвод на выводе.

5.3 Хранение и обращение

Компоненты должны храниться в оригинальных, невскрытых влагозащитных пакетах в условиях, соответствующих указанному диапазону температур хранения (-40°C до +100°C). После вскрытия пакета компоненты должны быть использованы в течение определенного времени (обычно 168 часов в заводских условиях) или повторно просушены в соответствии с инструкциями производителя по уровню чувствительности к влаге (MSL), чтобы предотвратить "вспучивание" во время оплавления.

6. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

6.1 Ограничение тока

Светодиод - это устройство, управляемое током. Последовательный токоограничивающий резистор обязателен при питании от источника напряжения. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{источника}- V_F) / I_F. Всегда используйте максимальное значение V_Fиз даташита (2.4В) для надежной конструкции, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы даже при разбросе параметров между экземплярами.

6.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 60мВт), эффективный тепловой режим на печатной плате увеличивает срок службы и поддерживает яркость. Убедитесь, что посадочное место на печатной плате имеет достаточные тепловые переходы и, по возможности, подключите тепловую площадку (если есть) к земляной плоскости для отвода тепла. Избегайте одновременной работы при максимальном токе и температуре.

6.3 Меры предосторожности от ЭСР

Хотя устройство имеет рейтинг ЭСР 2000В по модели HBM, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда, чтобы предотвратить скрытые повреждения.

6.4 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 130° делает этот светодиод подходящим для прямого наблюдения без вторичной оптики во многих индикаторных приложениях. Для подсветки могут использоваться световоды или рассеиватели для достижения равномерного освещения. Рефлекторная чаша помогает минимизировать боковое излучение и направлять свет вперед.

7. Техническое сравнение и отличительные особенности

Данное семейство светодиодов отличается несколькими ключевыми особенностями:

• Технология чипа: Использование полупроводникового материала AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и отличную насыщенность цвета для красного и желто-зеленого излучения по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.
• Встроенный рефлектор: Встроенная рефлекторная чаша увеличивает прямой световой поток и обеспечивает четкую диаграмму направленности без необходимости во внешнем компоненте, экономя место и стоимость.
• Надежная упаковка: Корпус спроектирован для высоконадежных процессов пайки (бессвинцовое оплавление) и включает защиту от влаги, что делает его подходящим для современного электронного производства.
• Комплексный бининг: Трехпараметрический бининг (Интенсивность, Длина волны, Напряжение) позволяет разработчикам выбирать компоненты с узкими допусками по параметрам для приложений, требующих постоянства.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

Пиковая длина волны (λ_p) - это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны (λ_d) - это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. Для светодиодов с симметричным спектром они близки. Для разработчиков доминирующая длина волны более актуальна для подбора цвета.

8.2 Можно ли управлять этим светодиодом при токе 30мА для большей яркости?

Нет. Предельно допустимое значение непрерывного прямого тока (I_F) составляет 25мА. Работа при 30мА превышает этот рейтинг, что может вызвать необратимое повреждение, значительно сократить срок службы и аннулировать гарантии надежности. Для большей яркости выберите светодиод, рассчитанный на больший ток, или используйте импульсный режим (макс. 60мА при скважности 1/10), если это позволяет приложение.

8.3 Почему сила света указана как минимальное/типичное значение, а не строгий диапазон?

Из-за вариаций в процессе производства полупроводников параметры светодиодов подвергаются бинингу. В даташите приводится "Типичное" значение в качестве общего ориентира. Фактическая гарантированная минимальная величина для конкретного заказа определяется кодомCAT(Ранг интенсивности) на этикетке катушки. Инженеры должны проектировать, основываясь на минимальной интенсивности выбранного бина.

8.4 Насколько важен бининг по HUE для моего применения?

Это зависит. Для одного индикаторного светодиода бининг по HUE может быть не критичен. Однако, если несколько светодиодов используются рядом друг с другом на панели, в массиве или для подсветки, могут возникнуть заметные цветовые различия ("цветовой бининг"), если смешать компоненты из разных бинов HUE. Для таких приложений крайне важно указывать узкий бининг по HUE или заказывать полную катушку из одной партии.

9. Практические примеры проектирования и использования

9.1 Пример 1: Индикатор состояния для потребительского устройства

Сценарий: Индикатор кнопки питания для беспроводной колонки.
Проектирование: Используйте вариант SYG (желто-зеленый) для нейтральной индикации "включено". Управляйте им при токе 15мА (ниже типичных 20мА) от источника питания 3.3В с последовательным резистором: R = (3.3В - 2.0В) / 0.015А ≈ 87Ом (используйте стандартное значение 82Ом или 100Ом). Это обеспечивает достаточную яркость, одновременно максимизируя срок службы батареи и устройства. Широкий угол обзора обеспечивает видимость с различных углов.

9.2 Пример 2: Подсветка символов на мембранной клавиатуре

Сценарий: Подсветка символов на панели управления.
Проектирование: Используйте несколько светодиодов SUR (красный), размещенных по периметру панели, направленных внутрь к световодному слою. Широкий угол обзора помогает ввести свет в световод. Из-за возможного повышения температуры внутри корпуса обратитесь к кривой снижения номинального прямого тока. Может быть целесообразно управлять светодиодами при токе 18-20мА вместо полных 25мА, чтобы обеспечить надежную работу в течение всего срока службы продукта. Равномерность можно улучшить, выбирая светодиоды из одинаковых бинов CAT и HUE.

10. Технические принципы и тренды

10.1 Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом p-n переходе из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае красный и желто-зеленый. Эпоксидная смола-герметик защищает чип, действует как линза для формирования светового потока и содержит люминофоры, если это необходимо (не для этих монохроматических типов). Рефлекторная чаша, обычно изготовленная из высокоотражающего пластика или покрытого материала, окружает чип, чтобы перенаправить боковое излучение вперед, увеличивая полезную силу света в заданном направлении обзора.

10.2 Тенденции отрасли

Развитие SMD светодиодов, подобных этому, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям:

• Миниатюризация и интеграция: Постоянное уменьшение размеров корпуса при сохранении или улучшении светового потока. Интеграция таких функций, как рефлекторы и защита от электростатики, в корпус стала стандартом.
• Повышение эффективности: Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и эффективности извлечения света приводит к повышению световой отдачи (больше света на ватт), снижая энергопотребление и тепловую нагрузку.
• Повышенная надежность: Улучшение материалов корпуса (эпоксидная смола, силикон) и технологий крепления кристалла повышает устойчивость к термоциклированию, влаге и другим воздействиям окружающей среды, что приводит к увеличению срока службы (часто оценивается как L70/B50 на 50 000 часов и более).
• Стандартизация и автоматизация: Упаковка (например, лента 12мм на катушке 7") и посадочные места высоко стандартизированы для оптимизации автоматической сборки, снижая производственные затраты.
• Фокус на постоянстве цвета: Все более жесткие допуски бининга по длине волны (HUE) и интенсивности (CAT) требуются для приложений в потребительской электронике и дисплеях, где критически важна визуальная однородность.

Данный компонент представляет собой зрелое, надежное и экономически эффективное решение в этой развивающейся среде, подходящее для огромного множества основных индикаторных применений и применений подсветки.