Техническая спецификация SMD светодиода синего свечения InGaN с обратным монтажом - Корпус EIA - Напряжение 2.8-3.8В - Сила света 28-180мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного поверхностного светодиода (SMD LED) с обратным монтажом. Устройство использует полупроводниковый чип на основе нитрида индия-галлия (InGaN) для генерации синего света и заключено в корпус с прозрачной линзой, соответствующий стандартам EIA (Альянса электронной промышленности). Предназначен для автоматизированных процессов сборки, совместим с инфракрасной пайкой оплавлением. Ключевые особенности продукта включают соответствие директивам RoHS, классификацию как экологичного продукта и высокий порог защиты от электростатического разряда (ESD).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные параметры устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальная непрерывная мощность, которую корпус может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс для предотвращения перегрева.
• Непрерывный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный рабочий ток для обеспечения надежной долгосрочной работы.
• Порог электростатического разряда (ESD):8000 В (модель человеческого тела). Высокий рейтинг указывает на надежную защиту от статического электричества при обращении.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -20°C до +80°C. Устройство функционирует в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -30°C до +100°C.
• Условия инфракрасной пайки оплавлением:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, подходит для процессов сборки с использованием бессвинцовых припоев.

2.2 Электрические и оптические характеристики

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

• Сила света (I_V):28.0 - 180.0 мкд (милликандела). Измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE. Широкий диапазон контролируется системой бинов.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Длина волны пикового излучения (λ_P):468 нм. Конкретная длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):465.0 - 475.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как определяющая цвет, вычисленная на основе цветовой диаграммы CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм. Ширина спектра излучения на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):2.80 - 3.80 В при I_F=20 мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратное напряжение (V_R):0.6 - 1.2 В при I_R=20 мА. Это только тестовое условие; устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве устройства сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Номер детали обычно включает коды, указывающие её бин.

3.1 Биннинг прямого напряжения

Единицы измерения - Вольты (В) при 20 мА. Допуск на бин составляет ±0.1В.
Бин D7: 2.80 - 3.00В
Бин D8: 3.00 - 3.20В
Бин D9: 3.20 - 3.40В
Бин D10: 3.40 - 3.60В
Бин D11: 3.60 - 3.80В

3.2 Биннинг силы света

Единицы измерения - милликанделы (мкд) при 20 мА. Допуск на бин составляет ±15%.
Бин N: 28.0 - 45.0 мкд
Бин P: 45.0 - 71.0 мкд
Бин Q: 71.0 - 112.0 мкд
Бин R: 112.0 - 180.0 мкд

3.3 Биннинг доминирующей длины волны

Единицы измерения - нанометры (нм) при 20 мА. Допуск на бин составляет ±1нм.
Бин AC: 465.0 - 470.0 нм
Бин AD: 470.0 - 475.0 нм

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типовые характеристические кривые, необходимые для проектирования. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, они обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_V/ I_FКривая):Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно по нелинейной зависимости, насыщающейся при высоких токах.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V_F/ I_FКривая):Иллюстрирует вольт-амперную характеристику диода, что крайне важно для проектирования схем ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что является ключевым фактором для теплового менеджмента.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную мощность излучения на разных длинах волн, с центром на пиковой длине волны 468 нм и полушириной 25 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры устройства

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус выполнен по схеме обратного монтажа, что означает, что основное излучение света происходит со стороны подложки, что влияет на разводку контактных площадок на печатной плате и оптическую конструкцию.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для печатной платы, обеспечивающий правильную пайку, механическую стабильность и теплоотвод. Соблюдение этого рисунка критически важно для получения надежных паяных соединений при оплавлении.

5.3 Идентификация полярности

Как и все диоды, светодиод имеет анод (+) и катод (-). Правильная полярность должна соблюдаться при сборке. Чертеж корпуса в спецификации указывает маркировку полярности на устройстве, которая должна совпадать с соответствующей маркировкой на посадочном месте печатной платы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:
- Предварительный нагрев:150-200°C.
- Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, активации флюса и минимизации термического удара.
- Пиковая температура:Максимум 260°C.
- Время выше температуры ликвидуса:Профиль должен обеспечивать правильное расплавление паяльной пасты. Компонент может выдерживать пиковую температуру максимум 10 секунд, и пайка оплавлением должна выполняться не более двух раз.

Примечание:Оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, паяльной пасты и печи. Рекомендуется характеризация для конкретного применения.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка (например, для ремонта), используйте паяльник с температурой не выше 300°C. Время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами на соединение, и эту операцию следует выполнить только один раз, чтобы предотвратить повреждение корпуса.

6.3 Условия хранения

Правильное хранение жизненно важно для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать \"взрыв\" (растрескивание корпуса) во время оплавления.
- Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Использовать в течение одного года.
- Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из влагозащитного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C или 60% RH. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней, MSL 2a).
- Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
- Просушка:Если компоненты подвергались воздействию более 672 часов, перед пайкой необходимо просушить их при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов.

6.4 Очистка

Не используйте неуказанные химические вещества. Если требуется очистка после пайки, погрузите светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные растворители могут повредить материал корпуса или линзу.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Устройство поставляется упакованным в эмбоссированную несущую ленту шириной 8 мм, намотанную на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Это стандартный формат для автоматических установочных машин.
- Количество на катушке: 3000.
- Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.
- Покровная лента:Пустые ячейки в несущей ленте запечатаны верхней покровной лентой.
- Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации катушки, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода (пустых ячейки).
- Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Предполагаемое использование

Данный светодиод предназначен для применения в обычном электронном оборудовании, включая офисную технику, устройства связи и бытовые приборы. Он не сертифицирован для критически важных для безопасности применений, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, системы безопасности транспорта) без предварительной консультации и квалификации.

8.2 Проектирование схемы

Обязательно использование внешнего токоограничивающего резистора или схемы драйвера постоянного тока. Прямое напряжение имеет диапазон (2.8-3.8В), поэтому в проектах не следует предполагать фиксированное значение V_F. Схема должна быть спроектирована так, чтобы ограничивать I_Fзначением 20 мА постоянного тока или менее при любых рабочих условиях, учитывая колебания напряжения питания и температурные эффекты.

8.3 Тепловой менеджмент

Хотя корпус может рассеивать 76 мВт, эффективный отвод тепла через контактные площадки печатной платы необходим для поддержания низкой температуры перехода. Высокая температура перехода снижает световой выход (световой спад) и сокращает срок службы. Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает достаточное количество тепловых переходных отверстий и площадь медного покрытия, особенно при работе в условиях высокой температуры окружающей среды или при токах, близких к максимальным.

8.4 Меры предосторожности от ESD

Несмотря на высокий рейтинг 8000В по модели человеческого тела, всегда следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ESD. Используйте заземленные браслеты, антистатические коврики и правильно заземленное оборудование при работе с этими устройствами.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Данное устройство предлагает несколько явных преимуществ в своей категории:
1. Конструкция с обратным монтажом:Позволяет уникальную оптическую интеграцию, когда свет излучается со стороны, прилегающей к печатной плате, что обеспечивает более тонкие конструкции изделий или специфическую связь со световодом.
2. Высокая яркость (до 180 мкд):Обеспечивает высокую силу света в малом корпусе, подходит для индикаторных применений, требующих высокой видимости.
3. Широкий угол обзора (130°):Обеспечивает широкое, равномерное освещение, идеальное для подсветки панелей или индикаторов состояния, видимых под разными углами.
4. Надежная защита от ESD:Рейтинг 8000В по модели человеческого тела превышает типичные отраслевые уровни, обеспечивая повышенную надежность при обращении и применении.
5. Совместимость с бессвинцовой пайкой оплавлением:Сертифицирован для стандартных процессов бессвинцовой сборки с рейтингом пиковой температуры 260°C.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λ_P=468 нм) - это физическая точка максимального спектрального излучения. Доминирующая длина волны (λ_d=465-475 нм) - это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (диаграмма CIE), и именно оно определяет \"синий\" цвет, который вы видите.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В без резистора?
О: Нет. Прямое напряжение варьируется от 2.8В до 3.8В. Прямое подключение к 3.3В может привести к чрезмерному току, если V_Fниже 3.3В, что потенциально может разрушить светодиод. Всегда используйте механизм ограничения тока.

В: Что означает \"MSL 2a\" в разделе о хранении?
О: Уровень чувствительности к влаге (MSL) 2a указывает, что компонент может находиться в условиях производственного цеха (≤30°C/60% RH) в течение 4 недель (672 часов), прежде чем потребуется его просушка перед пайкой оплавлением.

В: Подходит ли этот светодиод для непрерывной работы при 20 мА?
О: Да, 20 мА - это номинальный непрерывный постоянный прямой ток. Однако тепловой менеджмент через печатную плату имеет решающее значение для поддержания температуры перехода в безопасных пределах для долгосрочной надежности.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Подсветка мембранной клавиатурной панели
Конструктору необходимо обеспечить равномерную синюю подсветку большой изогнутой мембранной клавиатурной панели. Конструкция с обратным монтажом данного светодиода идеально подходит. Светодиоды размещаются на гибкой печатной плате (флекс-плате) излучающей поверхностью вниз к слою световода. Угол обзора 130 градусов обеспечивает равномерное распространение света по световоду. Конструктор выбирает бины из верхнего диапазона силы света (например, Q или R) для достижения требуемой яркости и указывает узкий бин доминирующей длины волны (например, AC или AD) для постоянства цвета по всей панели. Автоматическая упаковка в ленту и на катушку позволяет быстро и надежно устанавливать компоненты сборочной машиной. Высокий рейтинг ESD обеспечивает защиту при обращении с флекс-платой.

12. Введение в технологический принцип

Данный светодиод основан на технологии полупроводников InGaN. В светоизлучающем диоде свет генерируется в процессе, называемом электролюминесценцией. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу полупроводника (InGaN), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих электронов и дырок высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. InGaN имеет запрещенную зону, подходящую для генерации света в синей и зеленой областях спектра. \"Прозрачная\" линза обычно изготавливается из эпоксидной смолы или силикона и предназначена для эффективного вывода света, генерируемого внутри полупроводникового чипа.

13. Отраслевые тенденции и разработки

Рынок SMD светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и большей интеграции. Тенденции, относящиеся к данному типу устройств, включают:
1. Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов обеспечивают больший световой выход на единицу электрической мощности, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку.
2. Миниатюризация:Стремление к уменьшению конечных продуктов стимулирует создание светодиодов во все более компактных корпусах при сохранении или увеличении светового потока.
3. Улучшение постоянства цвета:Достижения в управлении производством и более детальные стратегии бининга позволяют добиться более жестких допусков по цвету в производственных партиях, что важно для многодиодных матриц.
4. Повышенная надежность:Улучшения в материалах корпусов (например, высокотемпературные силиконы) и технологиях крепления кристалла приводят к увеличению срока службы и лучшей работе в жестких условиях окружающей среды.
5. Интеллектуальная интеграция:Хотя это дискретный компонент, общая тенденция направлена на интегрированные модули, объединяющие светодиоды с драйверами, контроллерами и датчиками в одном корпусе.