Техническая спецификация оранжевого SMD светодиода - 2.0x1.25x1.1мм - 2.5В - 75мВт - Технология AlInGaP

1. Обзор продукта

Данный документ содержит полные технические характеристики высокояркого оранжевого светодиода для поверхностного монтажа (SMD). Устройство предназначено для современных процессов электронной сборки, имеет компактный корпус стандарта EIA, подходящий для автоматизированного монтажного оборудования. В нем используется технология полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения яркого оранжевого источника света с высокой световой отдачей. Продукт соответствует стандартам "зеленого" производства и не содержит свинца в соответствии с директивами RoHS.

1.1 Ключевые преимущества

• Совместимость с автоматизацией:Поставляется в 8-мм ленте на 7-дюймовых катушках, оптимизировано для высокоскоростных монтажных автоматов.
• Готовность к пайке оплавлением:Совместимо с процессами пайки оплавлением как инфракрасным (ИК), так и паровым, что обеспечивает надежные паяные соединения при массовом производстве.
• Высокая яркость:Обеспечивает типичную силу света до 900 мкд при стандартном токе накачки 20 мА.
• Широкий угол обзора:Характеризуется углом обзора 110 градусов (2θ1/2), обеспечивая хорошее рассеивание света.
• Прочная конструкция:Спроектировано для работы в стандартных процессах сборки и очистки SMD-компонентов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт при Ta=25°C. Это максимальная мощность, которую корпус светодиода может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА непрерывно. Максимальный установившийся ток, который можно приложить.
• Пиковый прямой ток:80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C.
• Снижение номинала:Постоянный прямой ток должен линейно снижаться на 0.46 мА за каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 35°C для предотвращения перегрева.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при Ta=25°C в указанных условиях испытаний. Эти параметры определяют типичные характеристики.

• Сила света (Iv):Диапазон от 450 мкд (мин.) до 1120 мкд (макс.), типичное значение 900 мкд при IF=20мА. Измерено с использованием датчика, отфильтрованного по кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Прямое напряжение (VF):Типично 2.5В, диапазон от 1.7В до 2.5В при IF=20мА. Допуск ±0.1В применяется в пределах конкретных групп напряжения.
• Пиковая длина волны (λP):611 нм. Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λd):605 нм. Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, полученная из цветовой диаграммы CIE.
• Полуширина спектра (Δλ):15 нм. Ширина спектра излучения на половине пиковой интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Обратный ток (IR):Максимум 100 мкА при VR=5В.
• Емкость (C):Типично 40 пФ, измерено при VF=0В, f=1 МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия в приложениях светодиоды сортируются по группам производительности. Два ключевых параметра подвергаются сортировке: Сила света и Прямое напряжение.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы: мкд @ IF=20мА. Каждая группа имеет допуск ±15%.

• U1:450.0 – 560.0 мкд
• U2:560.0 – 710.0 мкд
• V1:710.0 – 900.0 мкд
• V2:900.0 – 1120.0 мкд

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Единицы: В @ IF=20мА. Каждая группа имеет допуск ±0.10В.

• 0:1.7 – 1.8 В
• 1:1.8 – 1.9 В
• 2:1.9 – 2.0 В
• 3:2.0 – 2.1 В
• 4:2.1 – 2.2 В
• 5:2.2 – 2.3 В
• 6:2.3 – 2.4 В
• 7:2.4 – 2.5 В

Конструкторам следует выбирать соответствующие коды групп, чтобы соответствовать требованиям к яркости и стабильности напряжения в их приложении, особенно при параллельном использовании нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые приведены в спецификации (Рис.1, Рис.6), их значение критично для проектирования.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (Iv) примерно пропорционален прямому току (IF) в рекомендуемом рабочем диапазоне. Работа светодиода при токе выше 20 мА увеличит яркость, но также приведет к большему выделению тепла, что требует тщательного теплового управления и соблюдения абсолютных максимальных параметров.

4.2 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Вольт-амперная характеристика нелинейна. Прямое напряжение имеет положительный температурный коэффициент, что означает его небольшое снижение при увеличении температуры перехода для заданного тока.

4.3 Спектральное распределение

Спектр излучения сосредоточен вокруг 611 нм (пик) с относительно узкой полушириной 15 нм, что характерно для технологии AlInGaP и обеспечивает насыщенный оранжевый цвет.

4.4 Тепловые аспекты

Коэффициент снижения номинала 0.46 мА/°C выше 35°C критически важен для надежности. В условиях высокой температуры окружающей среды или при плохо спроектированных печатных платах максимально допустимый постоянный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение предела температуры перехода и ускоренную деградацию светового потока.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует отраслевому стандарту корпуса для поверхностного монтажа. Ключевые размеры (в миллиметрах) определяют его посадочное место: примерно 2.0 мм в длину, 1.25 мм в ширину и 1.1 мм в высоту. Детальные чертежи определяют расстояние между контактными площадками, высоту компонента и геометрию линзы.

5.2 Определение полярности

Катод четко обозначен. Правильная ориентация во время сборки крайне важна. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате для обеспечения качественной пайки и механической стабильности во время оплавления.

5.3 Упаковка в ленте и на катушке

• Лента:Компоненты размещены в формованной несущей ленте шириной 8 мм.
• Катушка:Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Количество:4000 штук на полную катушку.
• Упаковка:Соответствует спецификации EIA-481-1-B. Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов (пустых ячеек).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления

Рекомендуется бессвинцовый профиль оплавления согласно J-STD-020B.

• Предварительный нагрев:120–150°C максимум в течение 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 30 секунд в зоне пиковой температуры.
• Контролируемые скорости нагрева и охлаждения необходимы для предотвращения теплового удара.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на вывод.
• Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Чувствительность к влаге и хранение

Данный продукт классифицируется как Уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 согласно JEDEC J-STD-020.

• Запечатанный пакет:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты герметизации пакета.
• Вскрытый пакет:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Должны быть запаяны в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия в условиях цеховой среды.
• Прогрев (сушка):Если индикаторная карточка влажности стала розовой (≥10% относительной влажности) или срок в 168 часов превышен, необходимо прогреть компоненты при 60°C не менее 48 часов перед использованием. Неиспользованные детали следует упаковать заново со свежим осушителем.

7. Рекомендации по проектированию приложений

7.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для стабильной работы:

• Токоограничивающий резистор:Всегда используйте последовательный резистор с каждым светодиодом для установки рабочего тока, даже при питании от источника постоянного тока. Это помогает компенсировать незначительные вариации прямого напряжения отдельных светодиодов (разброс по группам Vf).
• Избегайте прямого параллельного подключения:Не рекомендуется подключать несколько светодиодов напрямую параллельно без индивидуального ограничения тока (Схема B в спецификации). Небольшие различия в характеристиках прямого напряжения могут вызвать значительный дисбаланс токов, приводящий к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке светодиода с наименьшим Vf.
• Рекомендуемая схема (Модель A):Используйте источник напряжения (Vcc), резистор для установки тока (R = (Vcc - Vf_светодиода) / I_светодиода) и светодиод, соединенные последовательно. Повторите эту схему для каждой параллельной ветви светодиодов.

7.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении и сборке:

• Операторы должны носить заземляющие браслеты или антистатические перчатки.
• Все рабочие места, оборудование и места хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.
• Соблюдайте стандартные процедуры контроля ESD согласно ANSI/ESD S20.20.

7.3 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала, правильное проектирование печатной платы повышает долговечность:

• Используйте достаточную площадь меди на печатной плате, соединенную с тепловыми площадками светодиода (катод и анод), чтобы они служили радиатором.
• Убедитесь, что светодиод не размещен рядом с другими значительными источниками тепла.
• Строго соблюдайте кривую снижения тока в высокотемпературных приложениях.

8. Типичные сценарии применения

Этот оранжевый светодиод подходит для широкого спектра применений, требующих компактного, яркого и надежного индикатора или источника света, включая, но не ограничиваясь:

• Индикаторы состояния:Индикаторы включения, ожидания, зарядки и неисправностей в потребительской электронике, бытовой технике и промышленных панелях управления.
• Подсветка:Боковая подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка клавиатур и декоративное освещение в компактных устройствах.
• Автомобильное внутреннее освещение:Индикаторы на приборной панели, подсветка переключателей и фоновое освещение (при условии квалификации по конкретным автомобильным стандартам).
• Вывески и декорации:Точечные источники света в декоративных массивах и простых вывесках.
• Сенсорные системы:В качестве источника света в оптосенсорах и датчиках прерывания.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Можно ли питать этот светодиод напрямую от логического выхода 3.3В или 5В?

Нет, напрямую нельзя. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, для питания током 20 мА от источника 5В с типичным Vf 2.5В: R = (5В - 2.5В) / 0.020А = 125 Ом. Подойдет резистор на 120 Ом или 130 Ом. Без резистора потечет чрезмерный ток, что может разрушить светодиод.

9.2 Зачем нужна система сортировки по напряжению и интенсивности?

Технологические процессы производства вызывают естественные вариации в характеристиках полупроводников. Сортировка распределяет светодиоды по группам с близкими параметрами. Для приложений, где несколько светодиодов должны выглядеть одинаково яркими (например, массив), критически важно указывать одну и ту же группу интенсивности (например, V1). Аналогично, использование светодиодов из одной группы напряжения может упростить расчет резисторов для установки тока в параллельных цепях.

9.3 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP)— это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность.Доминирующая длина волны (λd)— это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE); это единая длина волны, которая лучше всего соответствует цвету, который мы фактически видим. Для монохроматических светодиодов, таких как этот оранжевый, они часто близки, но не идентичны.

9.4 Насколько критичен срок в 168 часов после вскрытия влагозащитного пакета?

Очень критичен для компонентов MSL 3. Превышение этого времени позволяет влаге впитаться в пластиковый корпус. Во время пайки оплавлением эта влага может быстро расшириться в пар, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание ("эффект попкорна") или разрушение проводных соединений. Если время превышено, прогрев (сушка) обязателен для удаления влаги.

10. Введение в технологию и тренды

10.1 Технология AlInGaP

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенном на прозрачной подложке. Эта технология особенно эффективна в красной, оранжевой, янтарной и желтой областях спектра, обеспечивая более высокую яркость и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид арсенида галлия (GaAsP). Использование прозрачной подложки позволяет большему количеству света выходить из кристалла, повышая внешнюю квантовую эффективность.

10.2 Тенденции отрасли

Общая тенденция в SMD светодиодах направлена на:

• Повышение эффективности:Больше люменов или милликандел на ватт, снижение энергопотребления и тепловой нагрузки.
• Миниатюризацию:Уменьшение размеров корпусов (например, 0402, 0201) для высокоплотных конструкций печатных плат при сохранении или улучшении светового потока.
• Повышение надежности:Улучшение материалов и технологий корпусирования для увеличения срока службы, особенно в условиях высоких температур и влажности.
• Более жесткую сортировку:Более точное распределение для предоставления конструкторам компонентов с чрезвычайно стабильным цветом и яркостью, что важно для таких применений, как полноцветные дисплеи и автомобильное освещение.
• Интеграцию:Развитие светодиодных модулей, объединяющих драйверные ИС, защитные компоненты и оптику в единый корпус, упрощая проектирование конечного продукта.