Техническая спецификация LTW-Q35ZRGB - RGB светодиод SMD - Красный 2.1В / Зеленый 2.9В / Синий 3.0В - Общая мощность 0.18Вт

1. Обзор продукта

LTW-Q35ZRGB — это компактный RGB (красный, зеленый, синий) светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений в твердотельном освещении. Он объединяет три отдельных светодиодных кристалла (красный, зеленый, синий) в одном корпусе, что позволяет получать широкий спектр цветов за счет аддитивного смешения. Это устройство представляет собой энергоэффективную альтернативу традиционному освещению, предлагая длительный срок службы и высокую надежность.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества этого светодиода включают ультракомпактный форм-фактор, совместимость с автоматическим оборудованием для монтажа компонентов и пригодность для стандартных процессов пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фазой). Он разработан как стандартный корпус EIA и совместим с уровнями управления интегральных схем. Продукт соответствует экологическим инициативам, не содержит свинца и соответствует директиве RoHS.

1.2 Целевые области применения

Этот универсальный светодиод предназначен для широкого спектра осветительных применений. Ключевые рынки включают фоновую подсветку бытовой техники, портативные осветительные решения (фонарики, велосипедные фары), архитектурное освещение для жилых и коммерческих помещений (встраиваемые светильники, скрытая подсветка, подсветка полок), декоративное и развлекательное освещение, охранное и садовое освещение (столбики), а также специализированные сигнальные применения, такие как дорожные маяки, светофоры на железнодорожных переездах и световоды (например, знаки выхода, дисплеи в точках продаж).

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Все измерения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Ключевые параметры определяют производительность каждого цветового канала (красный, зеленый, синий) по отдельности и комбинированный выход белого света.

• Световой поток (Φv):Типичный световой поток для отдельных цветов при прямом токе (IF) 20мА составляет 2.55 лм (красный), 7.35 лм (зеленый) и 0.95 лм (синий). При работе на указанных токах для получения белого света (R=25мА, G=13мА, B=15мА) типичный суммарный световой поток составляет 10.50 лм.
• Сила света (Iv):Типичная сила света при IF=20мА составляет 920 мкд (красный), 2500 мкд (зеленый) и 340 мкд (синий). Суммарная сила света белого цвета при указанных условиях составляет 3500 мкд.
• Угол обзора (θ1/2):Типичный угол половинной яркости для суммарного белого выхода составляет 130 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Доминирующая длина волны (λd):Определяет воспринимаемый цвет каждого кристалла. Указанные диапазоны: 618-628 нм для красного, 520-530 нм для зеленого и 465-475 нм для синего.
• Прямое напряжение (VF):Падение напряжения на светодиоде при испытательном токе. Типичные значения: 2.1В (красный при 20мА), 2.9В (зеленый при 20мА) и 3.0В (синий при 20мА). Максимальные значения составляют 2.4В, 3.5В и 3.5В соответственно.
• Стойкость к ЭСР:Устройство может выдерживать электростатический разряд (ЭСР) 8КВ по модели человеческого тела (HBM), однако настоятельно рекомендуется соблюдать меры предосторожности при обращении с ЭСР.

2.2 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Po):Максимально допустимая мощность для отдельных каналов составляет 96 мВт (красный), 144 мВт (зеленый и синий). Суммарная рассеиваемая мощность для всего корпуса не должна превышать 180 мВт.
• Прямой ток:Непрерывный прямой ток (IF) для каждого канала составляет 40 мА. Пиковый прямой ток (IFP) для импульсного режима (скважность ≤1/10, длительность импульса ≤10мс) составляет 100 мА на канал.
• Обратное напряжение (VR):Максимум 5В. Работа при обратном смещении может привести к отказу.
• Температурные диапазоны:Рабочая температура (Topr) составляет от -40°C до +80°C. Температура хранения (Tstg) составляет от -40°C до +100°C.
• Условия пайки:Устройство выдерживает бессвинцовую пайку при 260°C в течение 5 секунд.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиод сортируется по группам (бинаризация) на основе светового потока и цветовых координат для обеспечения постоянства цвета и яркости в производственных применениях.

3.1 Сортировка по световому потоку

Выход белого света (при токах R=25мА, G=13мА, B=15мА) классифицируется по группам (от V3 до V6). Например, группа V3 охватывает световой поток от 8.00 лм (мин.) до 10.50 лм (макс.). Допуск для каждой группы составляет +/-10%.

3.2 Сортировка по цветовым координатам

Цветность суммарного белого света определяется на диаграмме CIE 1931 (x, y). В спецификации приведена подробная таблица цветовых рангов (от A1 до D4), каждый из которых задает четырехугольную область на цветовой диаграмме, определяемую четырьмя парами координат (x, y). Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с жестко контролируемыми координатами белой точки. Допуск для каждой цветовой группы составляет +/- 0.01 по обеим координатам x и y.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификацию включены типичные характеристические кривые (не воспроизведены в предоставленном тексте, но упомянуты). Эти кривые необходимы для анализа при проектировании.

• Вольт-амперные характеристики (I-V):Показывают зависимость прямого тока от прямого напряжения для каждого цветового кристалла в диапазоне токов и температур. Это критически важно для проектирования корректной схемы ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Иллюстрирует, как световой выход масштабируется с увеличением тока накачки, выделяя потенциальные нелинейности и снижение эффективности при высоких токах.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует тепловое снижение светового выхода. При повышении температуры перехода световая эффективность, как правило, снижается.
• Спектральное распределение мощности:Показывает относительную интенсивность света, излучаемого на каждой длине волны для красного, зеленого и синего кристаллов, определяя цветовой охват, возможный с этим устройством.

5. Механическая информация и данные корпуса

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет определенный форм-фактор. Все размеры указаны в миллиметрах с типичным допуском ±0.2 мм. Ключевые механические примечания включают расположение точки впрыска (которая должна быть над выводами) и тот факт, что теплоотводящая подложка является электропроводящей, что необходимо учитывать при разводке печатной платы для предотвращения коротких замыканий.

5.2 Идентификация полярности и дизайн контактных площадок

В спецификации приведена рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате (PCB). Это включает размер, форму и расстояние между паяльными площадками для четырех выводов (анод и катод для каждого цвета, вероятно, с общей катодной или анодной конфигурацией) и центральной тепловой площадкой (теплоотводящей подложкой). Правильный дизайн площадок имеет решающее значение для надежной пайки, управления температурой и предотвращения эффекта "гробового камня".

6. Руководство по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления припоя

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (IR) пайки оплавлением, соответствующий стандарту J-STD-020D для бессвинцовых процессов. Этот профиль определяет стадии предварительного нагрева, выдержки, оплавления (пиковая температура) и охлаждения с конкретными временными и температурными ограничениями для обеспечения надежных паяных соединений без повреждения корпуса светодиода.

6.2 Очистка и обращение

Очистку следует проводить только указанными химикатами. При необходимости светодиод можно погрузить в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу. Строго соблюдайте меры предосторожности от ЭСР: рекомендуется использовать антистатические браслеты, перчатки и правильно заземленное оборудование для предотвращения повреждений от электростатического разряда.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются упакованными в 12-миллиметровую ленту на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых с автоматическим сборочным оборудованием. Размеры упаковки "лента-катушка" указаны для обеспечения совместимости со стандартными питателями. Номер детали — LTW-Q35ZRGB.

8. Рекомендации по применению

8.1 Соображения при проектировании

• Управление током:Используйте источники постоянного тока для каждого цветового канала для поддержания стабильного цветового выхода и предотвращения теплового разгона. Вариации прямого напряжения (см. сортировку) делают управление постоянным напряжением непрактичным для критичных к цвету применений.
• Тепловое управление:Несмотря на компактность, рассеиваемая мощность (до 180мВт суммарно) генерирует тепло. Правильная тепловая конструкция печатной платы, включая использование тепловой площадки, соединенной с медным полигоном, необходима для поддержания температуры перехода в пределах нормы и обеспечения долгосрочной надежности и стабильного светового выхода.
• Управление смешением цветов:Для достижения конкретных белых точек или цветов широтно-импульсная модуляция (ШИМ) каждого канала является предпочтительным методом по сравнению с аналоговым диммированием, поскольку она сохраняет цветность в широком диапазоне регулировки яркости.

9. Надежность и тестирование

В спецификации изложен комплексный план испытаний на надежность, демонстрирующий надежность продукта. Испытания включают Стойкость к нагреву при пайке (RTSH), Испытание на срок службы в установившемся режиме (SSLT) при повышенной температуре и токе в течение 3000 часов, Температурные циклы (TC), Термоудар (TS) и Хранение при высокой температуре/влажности (WHTS). Критерии отказа определены на основе изменений прямого напряжения (макс. 110% от верхнего предела спецификации), светового потока (мин. 50% от нижнего предела спецификации) и цветовых координат (смещение <0.02).

10. Техническое сравнение и позиционирование

По сравнению с дискретными одноцветными светодиодами, этот интегрированный RGB-корпус значительно экономит место на плате и упрощает сборку. Его широкий угол обзора 130 градусов делает его подходящим для общего освещения, а не для сфокусированного точечного света. Указанная стойкость к ЭСР и совместимость с бессвинцовой пайкой соответствуют современным производственным и надежностным стандартам. Детальная структура сортировки позволяет ему конкурировать в применениях, требующих постоянства цвета, таких как архитектурное освещение и вывески.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Как получить чистый белый свет с этим RGB светодиодом?

О: Чистый белый — это не одна точка, а диапазон на цветовой диаграмме. Вы должны подавать на красный, зеленый и синий каналы конкретные токи, указанные в таблице сортировки по световому потоку (R=25мА, G=13мА, B=15мА), чтобы достичь белых точек, определенных в цветовых рангах (A1-D4). Конкретная белая точка будет зависеть от конкретной группы светодиода.

В: Могу ли я непрерывно подавать на светодиод его максимальный непрерывный ток (40мА на канал)?

О: Хотя это возможно, это не рекомендуется для оптимального срока службы и эффективности. Работа на более низких токах (например, при испытательном условии 20мА или смешанном белом условии) приведет к более низкой температуре перехода, более высокой световой отдаче (люмен на ватт) и значительно более длительному сроку службы. Всегда учитывайте общий предел рассеиваемой мощности в 180мВт.

В: Почему теплоотводящая подложка электропроводящая и как с этим обращаться?

О: Подложка является проводящей для эффективного отвода тепла от кристалла светодиода к печатной плате. При разводке печатной платы площадка для подложки должна быть электрически изолирована от всех других проводников, если она не подключена намеренно к определенному потенциалу (часто к земле). Создание теплового соединения с большой земляной полигонной заливкой является распространенной практикой.

12. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование световодного знака выхода.Несколько светодиодов LTW-Q35ZRGB размещаются вдоль края акрилового световода. Микроконтроллер управляет тремя каналами каждого светодиода. Для постоянного освещения светодиоды запитываются токами, указанными для белого света. Широкий угол обзора обеспечивает равномерное освещение по всей поверхности знака. Выбор конкретной группы по световому потоку (например, V3 или V4) обеспечивает постоянную яркость всех устройств. Выбор узкой цветовой группы (например, все из группы B2) гарантирует, что все знаки имеют идентичный белый цвет, что крайне важно для постоянства бренда и стандартов безопасности. Корпус для поверхностного монтажа позволяет создавать компактные, низкопрофильные конструкции знаков и автоматическую сборку.

13. Принцип работы

Светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода, электроны рекомбинируют с дырками в активной области полупроводникового кристалла (состоящего из таких материалов, как AlInGaP для красного и InGaN для зеленого/синего), высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны полупроводникового материала определяет длину волны (цвет) излучаемого света. RGB-корпус интегрирует три таких кристалла, и их свет смешивается аддитивно внутри эпоксидной линзы, создавая воспринимаемый выходной цвет.

14. Технологические тренды

Устройство отражает текущие тренды в твердотельном освещении: повышенная интеграция (несколько кристаллов в одном корпусе), улучшенная эффективность (больше люмен на ватт), миниатюризация и повышенная надежность для жестких условий эксплуатации. Детальная система сортировки отвечает рыночному спросу на постоянство цвета в профессиональных осветительных применениях. Будущее развитие может включать более высокую плотность мощности, интегрированные драйверы или схемы управления внутри корпуса и еще более широкие цветовые охваты для дисплейных применений.