Техническая спецификация монохромных светодиодов серии T20 - Корпус 2016 - 2.0x1.6x0.75мм - 40мА

1. Обзор продукта

Серия T20 представляет собой семейство высокопроизводительных монохромных светодиодов (LED) с верхним излучением, предназначенных для общего освещения. Конкретная модель, подробно описанная в этом документе, использует компактный корпус для поверхностного монтажа (SMD) 2016. Эта серия разработана для обеспечения надежного и эффективного светового потока в термоусиленном корпусе, подходящем для автоматизированных процессов сборки.

Основная философия дизайна сосредоточена на балансе между высоким световым потоком и надежным тепловым менеджментом, что обеспечивает стабильную работу даже в сложных условиях. Корпус оптимизирован для бессвинцовой пайки оплавлением, соответствует современным экологическим и производственным стандартам и разработан в соответствии с директивами RoHS.

2. Ключевые особенности и области применения

2.1 Особенности продукта

• Белый светодиод с верхним излучением:Излучает свет перпендикулярно плоскости монтажа, идеально подходит для прямого освещения.
• Термоусиленная конструкция корпуса:Улучшенный тепловой путь от кристалла светодиода к печатной плате, что помогает управлять температурой перехода и поддерживать производительность и долговечность.
• Высокий световой поток:Обеспечивает яркий световой выход для своего компактного размера, с типичными значениями, варьирующимися в зависимости от цвета (например, 10 лм для зеленого, 5.5 лм для красного при 40 мА).
• Высокая токовая нагрузка:Номинальный прямой ток (IF) 50 мА постоянный, с импульсным током (IFP) 75 мА при заданных условиях.
• Компактный размер корпуса:Корпус 2016 имеет размеры приблизительно 2.0мм x 1.6мм, что позволяет создавать высокоплотные компоновки печатных плат.
• Широкий угол обзора:Типичный угол обзора (2θ1/2) 120 градусов обеспечивает широкое и равномерное освещение.
• Применение для бессвинцовой пайки оплавлением:Совместим со стандартными процессами SMT пайки оплавлением с использованием бессвинцового припоя.
• Соответствие RoHS:Продукт разработан и изготовлен в соответствии с директивами об ограничении использования опасных веществ.

2.2 Целевые области применения

Эта серия светодиодов универсальна и находит применение в различных сценариях освещения, включая:

• Внутреннее освещение:Интеграция в светильники для жилых, коммерческих или промышленных помещений.
• Модернизация (замена):Использование в качестве прямой замены старых или менее эффективных источников света в существующих светильниках.
• Общее освещение:Обеспечение основного или дополнительного освещения в широком спектре продуктов.
• Архитектурное / Декоративное освещение:Использование в акцентном освещении, вывесках и эстетических световых решениях, где требуются определенные монохромные цвета.

3. Подробный анализ технических характеристик

3.1 Электрооптические и электрические характеристики

Все измерения указаны при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 40 мА, если не указано иное. При проектировании необходимо учитывать допуски для запаса.

3.1.1 Электрооптические характеристики

Световой поток зависит от цвета. Указаны типичные и минимальные значения:

• Красный (RED):Типичный 5.5 лм, Минимальный 2.0 лм.
• Желтый (YELLOW):Типичный 5.0 лм, Минимальный 2.0 лм.
• Синий (BLUE):Типичный 2.3 лм, Минимальный 1.0 лм.
• Зеленый (GREEN):Типичный 10.0 лм, Минимальный 8.0 лм.

Допуск измерений светового потока составляет ±7%.

3.1.2 Электрические характеристики

• Прямое напряжение (VF):Зависит от полупроводникового материала. Типичные значения варьируются от 2.1В для красного до 3.0В для зеленого, с максимальными пределами до 3.4В.Допуск составляет ±0.1В.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В для всех цветов.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный 120 градусов для всех цветов, определяется как угол отклонения от оси, при котором интенсивность составляет половину пикового значения.
• Чувствительность к электростатическому разряду (ESD):Номинальное значение не менее 1000В (модель человеческого тела, HBM) для всех цветов, что указывает на умеренный уровень устойчивости к ESD при стандартных мерах предосторожности при обращении.

3.2 Абсолютные максимальные параметры

Нагрузки, превышающие эти пределы, могут вызвать необратимое повреждение. Условия эксплуатации должны быть спроектированы так, чтобы оставаться значительно ниже этих номиналов для обеспечения надежности.

• Прямой ток (IF):50 мА (постоянный ток).
• Импульсный прямой ток (IFP):75 мА (ширина импульса ≤100мкс, скважность ≤1/10).
• Обратное напряжение (VR):5 В.
• Рассеиваемая мощность (PD):Красный/Желтый: 130 мВт; Синий/Зеленый: 170 мВт.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +105°C.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +85°C.
• Температура перехода (Tj):110°C (абсолютный максимум).
• Температура пайки (Tsld):Профиль оплавления с пиковой температурой 230°C или 260°C в течение максимум 10 секунд.

Примечание: Превышение этих параметров может изменить характеристики светодиода от указанных значений.

4. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров.

4.1 Сортировка по световому потоку

При IF=40мА, Tj=25°C, поток классифицируется по кодам от AA до AG с определенными диапазонами люменов от минимума до максимума. Например, код AF охватывает от 10 до 14 лм. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие их требованиям к яркости.

4.2 Сортировка по длине волны

Доминирующая длина волны сортируется для контроля чистоты цвета. Диапазоны указаны для каждого цвета:

• Красный:620-625 нм, 625-630 нм, 630-635 нм.
• Желтый:585-590 нм, 590-595 нм, 595-600 нм.
• Синий:455-460 нм, 460-465 нм, 465-470 нм.
• Зеленый:520-525 нм, 525-530 нм, 530-535 нм.

Допуск измерения длины волны составляет ±1нм.

4.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение также сортируется для помощи в проектировании схем для регулирования тока. Предоставлены различные диапазоны кодов для цветов с более низким напряжением (Красный/Желтый: 1.8-2.6В с шагом) и цветов с более высоким напряжением (Синий/Зеленый: 2.6-3.4В с шагом).Допуск составляет ±0.1В.

4.4 Система обозначения артикулов

Структура артикула (например, T20**011F-*****) кодирует конкретные атрибуты, позволяя точно идентифицировать и заказывать. Ключевые элементы включают код типа (20 для корпуса 2016), код цветовой температуры/цвета, индекс цветопередачи (для белого), количество последовательно/параллельно соединенных кристаллов и цветовой код, определяющий стандарты производительности (например, F для ERP, M для ANSI).

5. Анализ рабочих характеристик

В техническом описании приведены два ключевых графических представления характеристик.

5.1 Спектр цвета

Рис. 1. Спектр цвета:Этот график обычно показывает относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны для каждого цвета светодиода (Красный, Желтый, Синий, Зеленый) при Tj=25°C. Он визуально определяет спектральную чистоту и пиковую длину волны, которая напрямую коррелирует с воспринимаемым цветом. Узкий спектр указывает на высокую насыщенность цвета, что типично для монохромных светодиодов.

5.2 Распределение угла обзора

Рис. 2. Распределение угла обзора:Эта полярная диаграмма иллюстрирует пространственную диаграмму направленности светодиода. Для светодиода с верхним излучением и широким углом обзора 120 градусов кривая покажет широкое, ламбертовское распределение, где интенсивность максимальна при 0 градусах (перпендикулярно лицевой стороне светодиода) и плавно уменьшается к краям. Эта картина имеет решающее значение для проектирования оптики и понимания равномерности освещения.

6. Механическая информация и данные о корпусе

6.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD 2016 имеет номинальные размеры: длина 2.0мм, ширина 1.6мм, высота 0.75мм. Вид снизу показывает расположение контактных площадок и маркировку полярности. Анодная и катодная площадки четко обозначены, причем катод обычно обозначается маркировкой или скошенным углом на корпусе. Допуск на размеры составляет ±0.1мм, если не указано иное.

6.2 Определение полярности

Правильная полярность имеет важное значение. Корпус включает визуальный маркер (например, точка, линия или срезанный угол) для идентификации катодного вывода. Расположение контактных площадок асимметрично, чтобы предотвратить неправильную установку во время сборки.

7. Рекомендации по пайке и монтажу

7.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен подробный профиль оплавления для бессвинцовых процессов пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Подъем с 150°C до 200°C за 60-120 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 3°C/сек до пиковой температуры.
• Время выше температуры ликвидуса (T_L=217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура корпуса (T_P):Максимум 260°C.
• Время в пределах 5°C от T_P:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 6°C/сек.
• Общее время цикла:Максимум 8 минут от 25°C до пика.

7.2 Важные предостережения

1. Лимит пайки оплавлением:Рекомендуется не подвергать светодиод пайке оплавлением более двух раз. Если после первой пайки до второй пайки оплавлением прошло более 24 часов, светодиод может быть поврежден.
2. Ремонт после пайки:Ремонт (например, с использованием паяльника) не должен выполняться на светодиоде после того, как он прошел пайку оплавлением, так как локальный нагрев может вызвать повреждение.
3. Рассеиваемая мощность:Необходимо уделить внимание тепловому дизайну приложения, чтобы гарантировать, что рассеиваемая мощность не превышает абсолютный максимальный номинал, так как это напрямую влияет на температуру перехода и срок службы.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Упаковка на ленте и в катушках

Для автоматизированной сборки методом "pick-and-place" светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте и катушках.

• Размеры ленты:Указаны для обеспечения совместимости с оборудованием для подачи компонентов.
• Вместимость катушки:Максимум 5000 штук на катушке.
• Суммарный допуск:Суммарный допуск на 10 шагов составляет ±0.2мм.

8.2 Внешняя упаковка

Катушки дополнительно упаковываются в коробки для отгрузки и хранения.

• Вместимость коробки:Стандартные конфигурации включают 10 катушек в коробке, с опциями 30 или 60 катушек в коробке.
• Маркировка:Коробки и внутренние пакеты маркируются критически важной информацией, включая артикул, дату производства, номер партии, количество и параметры продукта. Влагапоглотитель включен в влагозащитные пакеты для защиты компонентов.

9. Рекомендации по проектированию приложений

9.1 Управление светодиодом

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Настоятельно рекомендуется использовать источник постоянного тока вместо источника постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован для обеспечения желаемого рабочего тока (например, 40 мА для номинальных характеристик), оставаясь в пределах абсолютных максимальных параметров. Информация о сортировке прямого напряжения полезна для расчета необходимого диапазона выходного напряжения драйвера.

9.2 Тепловой менеджмент

Несмотря на термоусиленный корпус, эффективный отвод тепла критически важен для производительности и долговечности. Компоновка печатной платы должна использовать достаточную площадь меди (тепловые площадки), соединенную с контактными площадками светодиода, чтобы отводить тепло от перехода. Работа при максимальном номинальном токе или близком к нему будет генерировать больше тепла, что требует более агрессивного теплового дизайна, чтобы поддерживать температуру перехода (Tj) значительно ниже ее максимального предела в 110°C.

9.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов делает эти светодиоды подходящими для приложений, требующих широкого, рассеянного освещения без вторичной оптики. Для сфокусированных лучей потребуется первичная оптика (линзы) или отражатели. Маленький размер источника в корпусе 2016 является преимуществом для управления светом.

10. Техническое сравнение и отличия

В ландшафте монохромных SMD светодиодов серия T20/2016 позиционируется с определенными преимуществами:

• По сравнению с меньшими корпусами (например, 0603, 0402):Предлагает значительно более высокий световой выход и лучшие тепловые характеристики благодаря своему большему размеру, что делает ее подходящей для задач общего освещения с более высокой мощностью, а не только для индикации.
• По сравнению с большими корпусами (например, 5050, 7070):Обеспечивает более компактный форм-фактор для проектов с ограниченным пространством, при этом обеспечивая заметный световой поток, предлагая баланс между размером и производительностью.
• Тепловое усиление:Явное упоминание термоусиленной конструкции корпуса является ключевым отличием от многих стандартных корпусов светодиодов, подразумевая лучшую надежность при непрерывной работе.
• Комплексная сортировка:Подробная сортировка по потоку, длине волны и напряжению предоставляет разработчикам инструменты, необходимые для приложений с высокой степенью постоянства, которые могут быть не так строго определены для всех серий светодиодов.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

11.1 В чем разница между значениями светового потока "Typ" и "Min"?

Значение "Typ" (Типичное) представляет собой средний или наиболее распространенный выход в производстве при испытательных условиях. Значение "Min" (Минимальное) - это гарантированный нижний предел; любой светодиод, соответствующий спецификации, будет работать на этом уровне или выше. Разработчикам следует использовать значение "Min" для расчетов наихудшего случая, чтобы гарантировать, что их приложение соответствует минимальным требованиям к яркости.

11.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод максимальным током 50 мА?

Хотя абсолютный максимальный номинал составляет 50 мА, непрерывная работа на этом уровне будет генерировать максимальное тепло и, вероятно, приблизит температуру перехода к ее пределу, если не используется исключительный тепловой менеджмент. Для оптимального срока службы и стабильной производительности рекомендуется работать при токе 40 мА или ниже, или тщательно моделировать тепловые характеристики при 50 мА.

11.3 Как расшифровать артикул, чтобы заказать правильный светодиод?

Вы должны обратиться к таблице системы обозначения артикулов. Вам необходимо определить каждый заполнитель (X1 через X10) на основе ваших требований: тип корпуса (20 для 2016), желаемый цвет/длина волны, требуемая корзина потока, корзина напряжения и конкретный цветовой код (например, F для стандартов ERP). Свяжитесь с вашим поставщиком с полностью составленным артикулом для точного заказа.

11.4 Почему не рекомендуется повторная пайка оплавлением, если прошло более 24 часов?

Это, вероятно, связано с чувствительностью к влаге. Корпуса SMD могут поглощать влагу из атмосферы. Во время быстрого оплавления эта захваченная влага может испариться и вызвать внутреннее расслоение или растрескивание ("эффект попкорна"). Если устройство не припаяно в течение определенного времени после извлечения из влагозащитного пакета или если оно слишком долго находится на открытом воздухе, может потребоваться процесс прокалки перед второй пайкой оплавлением для удаления влаги. Это предостережение упрощает ситуацию, рекомендуя вообще избегать такой практики, если не соблюдаются специальные процедуры обращения.

12. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование декоративной RGB световой заливки стены.

1. Выбор компонентов:Инженер выбирает красные, зеленые и синие светодиоды из серии T20. Он выбирает конкретные корзины длины волны (например, 625-630нм Красный, 525-530нм Зеленый, 465-470нм Синий) для достижения желаемого цветового охвата. Также выбирается средняя корзина светового потока (например, код AC или AD) для сбалансированной яркости.
2. Проектирование схемы:Разработаны три отдельных драйвера постоянного тока, по одному для каждого цветового канала, установленные на 40 мА. Диапазон выходного напряжения драйвера рассчитывается с использованием максимального VF из технического описания (например, 3.4В для Зеленого/Синего) плюс некоторый запас.
3. Компоновка печатной платы:Светодиоды размещены на печатной плате с обильными полигонами меди, соединенными с их тепловыми площадками. Компоновка следует рекомендуемой схеме контактных площадок из диаграммы размеров, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание.
4. Тепловой анализ:Учитывая закрытый светильник, инженер рассчитывает ожидаемое тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде. Он гарантирует, что даже при включении нескольких светодиодов расчетная Tj остается ниже 85°C для долгого срока службы.
5. Сборка:Сборка печатной платы точно следует указанному профилю оплавления. Светодиоды используются в течение рекомендуемого времени после вскрытия пакета, чтобы избежать проблем с влагой.

13. Введение в принцип работы

Светодиод (LED) - это полупроводниковое устройство, которое излучает свет при прохождении через него электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В монохромном светодиоде, таком как в серии T20, полупроводниковый кристалл (обычно из материалов типа AlInGaP для Красного/Желтого или InGaN для Синего/Зеленого) размещен внутри корпуса. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение запрещенной зоны кристалла, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала и структура полупроводника определяют длину волны (цвет) излучаемого света. Корпус служит для защиты кристалла, обеспечения электрических соединений и включает люминофор (для белых светодиодов) или прозрачный купол/линзу для формирования светового выхода. Дизайн корпуса 2016 сосредоточен на эффективном извлечении этого света и управлении теплом, генерируемым нерадиационной рекомбинацией и электрическим сопротивлением.

14. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, таких как серия T20, следует нескольким ключевым отраслевым трендам:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне кристаллов непрерывно повышают световую отдачу, что означает больше светового выхода на единицу потребляемой электрической мощности.
• Миниатюризация с мощностью:Тренд заключается в упаковке более высокого светового потока во все более мелкие корпуса, как видно на примере преемников 2016, таких как 1010 или даже меньшие кристаллы. Это позволяет создавать более элегантные дизайны продуктов.
• Повышенная надежность и тепловой менеджмент:По мере увеличения плотности мощности внедряются передовые материалы корпусов (например, керамические подложки, формовочные составы с высокой теплопроводностью) для лучшего управления температурой перехода, которая является основным фактором, влияющим на срок службы светодиода.
• Стандартизация и сортировка:Отрасль движется к более точным и стандартизированным системам сортировки, чтобы предоставить разработчикам предсказуемую производительность, что критически важно для приложений, требующих постоянства цвета и яркости на тысячах устройств.
• Умные и интегрированные светодиоды:Растущий тренд - интеграция управляющей схемы (драйверы, датчики, интерфейсы связи) непосредственно в корпус светодиода, создавая "умные" светодиоды для IoT и связанных систем освещения, хотя это более распространено в белых и RGB корпусах.