Техническая спецификация SMD светодиода обратного монтажа - Оранжевый цвет - Прямой ток 5мА - Прямое напряжение 2.3В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного поверхностного светодиода (SMD LED) для обратного монтажа. Устройство использует полупроводниковый чип из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), известный своей высокой световой отдачей и отличной чистотой цвета, особенно в оранжево-красном спектре. Основное применение - в качестве компактного, надежного индикатора в различных электронных сборках, где пространство ограничено, а конфигурация обратного монтажа выгодна по конструктивным или эстетическим причинам.

Ключевые преимущества данного компонента включают его соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его экологически осознанным выбором. Он поставляется на стандартной 8-миллиметровой ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Кроме того, устройство рассчитано на стандартные процессы инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, обычно используемые в современном электронном производстве, что облегчает интеграцию в сборки печатных плат (ПП).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти значения не должны превышаться ни при каких условиях эксплуатации.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения производительности или надежности.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):80 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева полупроводникового перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный установившийся ток, который может быть приложен непрерывно.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой и выход светодиода из строя.
• Рабочая и температура хранения:-30°C до +85°C (рабочая), -40°C до +85°C (хранение). Эти диапазоны обеспечивают механическую и электрическую целостность светодиода.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, соответствует профилям бессвинцовой (Pb-free) пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 5 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 11.2 милликандел (мкд) до максимум 71.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от присвоенного ему кода сортировки (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину от измеренной на центральной оси (0°). Такой широкий угол обзора типичен для светодиодов с прозрачной линзой, обеспечивая широкое, рассеянное световое пятно, подходящее для индикаторных применений.
• Пиковая длина волны (λ_P):Обычно 611 нанометров (нм). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения наибольшая.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Обычно 605 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света, полученная из диаграммы цветности CIE. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):Обычно 17 нм. Это полная ширина на половине максимума (FWHM) спектра излучения, указывающая на чистоту цвета. Меньшая ширина полосы указывает на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.9В (мин.) до 2.3В (макс.) при 5 мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда он проводит ток. Конструкторы должны убедиться, что схема управления может обеспечить достаточное напряжение.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном напряжении 5В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод смещен в обратном направлении в пределах своего безопасного предела.
• Емкость (C):Обычно 40 пФ, измеренная при смещении 0В и частоте 1 МГц. Эта паразитная емкость может быть важна в высокочастотных импульсных приложениях.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления естественными вариациями в процессе производства полупроводников светодиоды сортируются по группам производительности. Это обеспечивает однородность в пределах производственной партии. Для данного продукта сортировка в первую очередь основана на силе света.

Список кодов сортировки определяет четыре различные группы:

• Группа L:Сила света от 11.2 мкд до 18.0 мкд.
• Группа M:Сила света от 18.0 мкд до 28.0 мкд.
• Группа N:Сила света от 28.0 мкд до 45.0 мкд.
• Группа P:Сила света от 45.0 мкд до 71.0 мкд.

К значениям силы света в каждой группе применяется допуск +/-15%. Конструкторы должны выбирать соответствующую группу на основе требуемой яркости для их применения, понимая, что экземпляры из более высокой группы (например, P) будут ярче, чем из более низкой группы (например, L) при работе в одинаковых условиях.

4. Анализ кривых производительности

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 5 для угла обзора), текстовые данные позволяют проанализировать ключевые зависимости.

Прямой ток vs. Сила света:Сила света указана при I_F= 5мА. Как правило, для светодиодов AlInGaP сила света увеличивается сверхлинейно с током на низких уровнях, а затем имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Работа при токе, значительно превышающем испытательный, может дать более высокую выходную мощность, но должна тщательно контролироваться в пределах абсолютных максимальных параметров по току и рассеиваемой мощности.

Прямой ток vs. Прямое напряжение:Диапазон V_Fуказан при 5мА. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть уменьшается с ростом температуры перехода. Оно также увеличивается логарифмически с ростом тока.

Температурная зависимость:Световой выход светодиодов уменьшается с ростом температуры перехода. Эта характеристика крайне важна для применений, где светодиод может работать при повышенных температурах окружающей среды или где саморазогрев от высоких токов управления значителен. Указанный рабочий температурный диапазон от -30°C до +85°C определяет среду, в которой светодиод будет функционировать в соответствии с опубликованными спецификациями.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA (Альянса электронной промышленности). Как тип обратного монтажа, светодиод предназначен для установки на противоположной стороне печатной платы от стороны наблюдения, при этом свет излучается через отверстие или апертуру в плате. Это создает гладкий, заподлицо вид на стороне, обращенной к пользователю.

Подробные размеры корпуса, включая длину, ширину, высоту и положение выводов, приведены на чертежах в спецификации. Эти критические размеры необходимы для проектирования посадочного места на печатной плате, включая вырез для линзы и расположение контактных площадок.

Идентификация полярности:Катод обычно маркируется, часто выемкой, зеленой точкой или другой длиной/формой вывода. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, так как приложение обратного напряжения свыше 5В может повредить устройство.

Рекомендуемые размеры контактных площадок:В спецификацию включена рекомендуемая посадочная площадка (геометрия контактной площадки) для проектирования печатной платы. Следование этим рекомендациям способствует формированию надежного паяного соединения во время оплавления, правильному выравниванию и хорошей механической прочности.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления припоя

Предложен рекомендуемый профиль инфракрасного (ИК) оплавления для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки. Ключевые параметры этого профиля включают:

• Зона предварительного нагрева:Нагрев до 150-200°C.
• Время выдержки/предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для стабилизации температуры по всей плате.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Светодиод рассчитан на выдерживание этой температуры в течение максимум 10 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, в течение которого припой находится в расплавленном состоянии, должно контролироваться для обеспечения правильного формирования соединения без подвергания светодиода чрезмерному термическому напряжению.

Профиль основан на стандартах JEDEC, обеспечивая совместимость со стандартными линиями сборки поверхностного монтажа (SMT). Крайне важно охарактеризовать конкретный профиль для данной конструкции печатной платы, учитывая толщину платы, плотность компонентов и тип паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать особую осторожность:

• Температура паяльника не должна превышать 300°C.
• Время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами на вывод.
• Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического повреждения пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуемые растворители включают этиловый спирт или изопропиловый спирт (IPA). Светодиод следует погружать при нормальной комнатной температуре менее чем на одну минуту. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу и материал корпуса, что приведет к изменению цвета, растрескиванию или расслоению.

6.4 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР (электростатического разряда):Светодиоды чувствительны к статическому электричеству. Обязательны надлежащие меры защиты от ЭСР, включая использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и проводящих контейнеров.
• Чувствительность к влаге:Корпус имеет уровень чувствительности к влаге (MSL). Для устройств, извлеченных из оригинальной влагозащищенной упаковки (с осушителем), рекомендуется завершить пайку ИК оплавлением в течение 672 часов (28 дней) при условиях хранения, не превышающих 30°C и 60% относительной влажности. Если этот срок превышен, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (растрескивания корпуса) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в формате ленты на катушке, совместимом с автоматическим сборочным оборудованием.

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарты упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Карманы ленты запечатаны верхней покровной лентой. Максимально допустимое количество последовательных пустых карманов (отсутствующих компонентов) - два.

Парт-номерLTST-C230KFKT-5Aоднозначно идентифицирует эту конкретную модификацию: обратный монтаж, прозрачная линза, чип AlInGaP, оранжевый цвет.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

Типичные применения:Этот светодиод подходит для общих индикаторных целей в потребительской электронике, офисном оборудовании, устройствах связи и бытовой технике. Его конструкция обратного монтажа идеальна для передних панелей, интерфейсов управления и индикаторов состояния, где желателен чистый вид с апертурой.

Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор почти всегда требуется при питании светодиода от источника напряжения. Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{источника}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (2.3В), чтобы обеспечить достаточный ток управления при всех условиях. Например, для питания светодиода током 5мА от источника 5В: R = (5В - 2.3В) / 0.005А = 540 Ом. Стандартный резистор 560 Ом будет безопасным выбором.

Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, непрерывная работа при высоких токах (например, близких к максимуму 30мА) в условиях высокой температуры окружающей среды может повысить температуру перехода. Это снижает световой выход и может повлиять на долгосрочную надежность. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия вокруг контактных площадок для отвода тепла, особенно для конструкций, использующих несколько светодиодов или работающих на предельных токах.

Оптическое проектирование:Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкое рассеивание. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется вторичная оптика (например, линза, установленная над апертурой платы). Прозрачная линза не рассеивает свет внутри, поэтому световое пятно будет определяться геометрией чипа и первичной линзой корпуса.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевой отличительной особенностью этого компонента является егоконфигурация обратного монтажа. По сравнению со стандартными SMD светодиодами с верхним излучением, эта конструкция позволяет самой печатной плате выступать в качестве световода и рамки, предлагая уникальную эстетику и потенциально экономя вертикальное пространство за панелью.

Использованиетехнологии полупроводника AlInGaPявляется еще одним значительным преимуществом для оранжевых/красных цветов. Светодиоды AlInGaP, как правило, обеспечивают более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид арсенида галлия (GaAsP). Это приводит к более яркому и стабильному цветовому выходу в течение всего срока службы устройства и в рабочем температурном диапазоне.

Его совместимость со стандартнымИК оплавлениемиавтоматической установкойделает его таким же простым в сборке, как и любой другой SMD компонент, минимизируя сложность производства, несмотря на специализированный стиль монтажа.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что означает "обратный монтаж"?

О: Светодиод обратного монтажа предназначен для установки на стороне печатной платы, противоположной стороне наблюдения. Свет излучается через отверстие в плате, что позволяет скрыть корпус светодиода за панелью для бесшовного внешнего вида.

В: Могу ли я питать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

О: Нет. Подключение светодиода непосредственно к источнику напряжения, превышающему его прямое напряжение, вызовет протекание чрезмерного тока, что быстро разрушит устройство. Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока.

В: Сила света имеет широкий диапазон (от 11.2 до 71.0 мкд). Как узнать, что я получу?

О: Конкретная сила света определяется кодом сортировки (L, M, N, P). Вы должны указать требуемую группу при заказе. Если конкретная группа не заказана, вы можете получить экземпляры из любой группы в пределах продуктового ряда.

В: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

О: Рабочий температурный диапазон составляет от -30°C до +85°C, что охватывает многие среды. Однако в спецификации не указана степень защиты (IP) от пыли и воды. Для использования на открытом воздухе потребуется дополнительная герметизация (конформное покрытие, прокладки) для защиты светодиода и его паяных соединений от влаги и загрязнений.

В: Как определить анод и катод?

О: Обратитесь к диаграмме маркировки корпуса в спецификации. Обычно маркируется катод. В случае сомнений используйте мультиметр в режиме проверки диодов; светодиод будет слабо светиться при прямом смещении (положительный щуп на аноде, отрицательный на катоде).

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для сетевого маршрутизатора. Индикатор должен представлять собой небольшую оранжевую точку на передней панели, заподлицо с поверхностью.

1. Разводка печатной платы:На стороне компонентов (нижней) печатной платы спроектируйте посадочное место, используя рекомендуемые размеры контактных площадок из спецификации. На верхней (обращенной к пользователю) стороне создайте небольшую апертуру (отверстие) в паяльной маске и любых накладках, выровненную по положению линзы светодиода. Диаметр отверстия должен быть немного больше линзы, чтобы не блокировать свет.
2. Проектирование схемы:Микроконтроллер маршрутизатора работает на 3.3В. Для питания светодиода на консервативном уровне 5мА рассчитайте последовательный резистор: R = (3.3В - 2.3В) / 0.005А = 200 Ом. Используйте стандартный резистор 200 Ом или 220 Ом, установленный последовательно на том же слое платы, что и светодиод.
3. Сборка:Плата собирается с использованием стандартного бессвинцового процесса оплавления. Светодиод автоматически устанавливается с ленты на катушке на контактные площадки нижней стороны. Во время оплавления он припаивается на место.
4. Финальная сборка:Плата устанавливается в корпус маршрутизатора. На передней панели есть небольшое окно, выровненное с апертурой платы. При включении питания оранжевый свет проходит через апертуру и окно передней панели, создавая чистый, современный индикатор.

12. Принцип технологии

Светодиоды - это полупроводниковые устройства, излучающие свет в процессе, называемом электролюминесценцией. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активной области.

Этот конкретный светодиод используетсложный полупроводник фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Точным контролем соотношений алюминия, индия, галлия и фосфора во время роста кристалла инженеры могут настраивать ширину запрещенной зоны для получения света в желтом, оранжевом и красном спектре с высокой эффективностью. Материальная система AlInGaP известна своей высокой внутренней квантовой эффективностью и хорошей производительностью при повышенных температурах по сравнению с альтернативными материалами для этих цветов.

13. Тенденции отрасли

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности, уменьшения размеров и большей интеграции. Для индикаторных светодиодов, подобных этому, тенденции включают:

• Миниатюризация:Разработка еще меньших размеров корпусов (например, 0402, 0201 метрические) для экономии места на печатной плате во все более компактных устройствах.
• Более высокая яркость при меньших токах:Улучшения в конструкции чипов и материалах позволяют достичь достаточной яркости при очень низких токах управления (например, 1-2 мА), снижая общее энергопотребление системы, что критично для устройств Интернета вещей с батарейным питанием.
• Улучшенная цветовая однородность:Более жесткие спецификации сортировки и передовые производственные средства контроля приводят к меньшим вариациям цвета и яркости в пределах производственной партии, что важно для применений, использующих несколько светодиодов (например, световые линейки, массивы).
• Повышенная надежность:Постоянные улучшения материалов корпуса (эпоксидная смола, силикон) для лучшей устойчивости к более высоким температурам оплавления, суровым условиям окружающей среды и обеспечения более длительного срока службы.
• Интегрированные решения:Развитие светодиодов со встроенными резисторами или драйверными ИС, упрощающих схемотехнику за счет уменьшения количества внешних компонентов.

Сама конфигурация обратного монтажа является частью более широкой тенденции к более эстетически интегрированным и механически надежным световым решениям в потребительской и промышленной электронике.