Бокового свечения SMD светодиод оранжевый 5A - Сверхъяркий AlInGaP - Обратное напряжение 5В - Мощность 75мВт - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностного светодиода (SMD LED) бокового свечения. Устройство использует сверхъяркий полупроводниковый кристалл на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения оранжевого света. Оно выполнено в корпусе с прозрачной линзой, обеспечивающей широкий угол обзора, что подходит для различных индикаторных и подсветочных применений, где требуется боковое излучение. Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный. Его конструкция совместима со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов и процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, что делает его идеальным для крупносерийного производства. Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, в соответствии со стандартной упаковкой EIA (Альянса электронной промышленности).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и ни при каких условиях эксплуатации не должны быть превышены.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения характеристик или выхода из строя.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток, который может быть приложен непрерывно.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс. Превышение номинального постоянного тока в импульсном режиме позволяет достичь более высокой мгновенной яркости.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении смещения к светодиоду. Превышение этого значения может вызвать пробой p-n перехода.
• Порог электростатического разряда (ESD) (HBM):1000 В (модель человеческого тела). Это указывает на чувствительность устройства к статическому электричеству; обязательны процедуры защиты от ЭСР.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температур окружающей среды, в котором светодиод предназначен для корректной работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Диапазон температур для безопасного хранения, когда устройство не находится под напряжением.
• Условия инфракрасной пайки оплавлением:Пиковая температура 260°C не более 10 секунд. Это определяет тепловой профиль, который корпус может выдержать во время сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при Ta=25°C и определяют типичные характеристики светодиода в нормальных условиях эксплуатации. Испытательный ток (IF) для большинства оптических параметров составляет 5 мА.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимальных 11,2 милликандел (мкд) до типичного значения 71,0 мкд при токе 5 мА. Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси. Широкий угол обзора характерен для светодиодов бокового свечения с прозрачной линзой.
• Пиковая длина волны излучения (λP):611 нанометров (нм). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения светодиода максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):605 нм. Определяется по диаграмме цветности CIE; это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый человеческим глазом цвет (оранжевый) светодиода.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света, измеряемую как полная ширина на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):От 1,6 В (мин.) до 2,3 В (макс.) при IF=5мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 микроампер (мкА) при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Желателен низкий обратный ток.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Сила света светодиодов может варьироваться от партии к партии. Для обеспечения единообразия для конечного пользователя устройства сортируются по группам интенсивности (бинам) на основе измеренных характеристик при токе 5 мА. Код бина определяет гарантированные минимальную и максимальную силу света для светодиодов, маркированных этим кодом. Допуск внутри каждого бина составляет +/- 15%.

• Код бина L:от 11,2 мкд (Мин.) до 18,0 мкд (Макс.)
• Код бина M:от 18,0 мкд (Мин.) до 28,0 мкд (Макс.)
• Код бина N:от 28,0 мкд (Мин.) до 45,0 мкд (Макс.)
• Код бина P:от 45,0 мкд (Мин.) до 71,0 мкд (Макс.)

Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с известным диапазоном яркости для своего применения, что помогает достичь равномерного освещения в конструкциях с несколькими светодиодами.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1 для спектрального распределения, Рис.6 для угла обзора), их типичное поведение можно описать на основе физики полупроводников и стандартных характеристик светодиодов.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Материал AlInGaP имеет характерное прямое напряжение, обычно от 1,6В до 2,3В при токе 5мА. ВАХ является экспоненциальной; небольшое увеличение прямого напряжения приводит к значительному увеличению прямого тока. Поэтому настоятельно рекомендуется управлять светодиодом с помощью источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и обеспечить стабильный световой поток.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность имеет тенденцию к снижению при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения внутри кристалла (эффект "droop"). Работа при рекомендуемом постоянном токе или ниже него обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Температурная зависимость

Как и все полупроводники, характеристики светодиода чувствительны к температуре. При увеличении температуры перехода:

• Прямое напряжение (VF):Немного уменьшается.
• Сила света (Iv):Уменьшается. Световой поток светодиодов AlInGaP имеет отрицательный температурный коэффициент.
• Доминирующая длина волны (λd):Может незначительно смещаться, обычно в сторону более длинных волн (красное смещение) при повышении температуры.

Правильное тепловое управление в применении (например, достаточная площадь медного полигона на печатной плате для отвода тепла) имеет решающее значение для поддержания стабильных характеристик и срока службы.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения будет показывать основной пик примерно на 611 нм (оранжево-красный). Полуширина 17 нм указывает на относительно узкий спектр излучения по сравнению с белыми или широкоспектральными светодиодами, что типично для монохроматических устройств на основе AlInGaP.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

В спецификацию включен подробный чертеж с размерами SMD корпуса. Ключевые особенности включают геометрию линзы бокового свечения, расположение и размеры выводов катода и анода, а также общий посадочный размер корпуса. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,10 мм, если не указано иное. Конструкция бокового свечения направляет свет параллельно плоскости монтажа печатной платы.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Светодиод имеет выводы анода (+) и катода (-). В спецификации приведена рекомендуемая разводка контактных площадок (посадочное место) для проектирования печатной платы. Эта разводка оптимизирована для надежной пайки и механической стабильности. Также указано рекомендуемое направление пайки для обеспечения равномерных паяльных валиков и предотвращения эффекта "надгробия" (отрыва одного конца от площадки во время оплавления). Следование этим рекомендациям крайне важно для производства с высоким выходом годных изделий.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры этого профиля включают:

• Зона предварительного нагрева/выдержки:Нагрев до 150-200°C для активации флюса и постепенного нагрева сборки, минимизируя тепловой удар.
• Зона оплавления:Температура повышается до пикового значения максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C для припоя SnAgCu) и время в пределах 5°C от пиковой температуры критичны для формирования паяного соединения.
• Пиковая температура и время:Корпус не должен превышать температуру 260°C более 10 секунд. Это ограничение критически важно для предотвращения повреждения эпоксидной линзы светодиода и внутренних проводных соединений.
• Зона охлаждения:Контролируемое охлаждение для правильного затвердевания паяных соединений.

Профиль основан на стандартах JEDEC, но рекомендуется окончательная калибровка профиля на уровне платы из-за различий в конструкции печатной платы, паяльной пасте и характеристиках печи.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулировкой температуры. Температура жала не должна превышать 300°C, а время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами. Ручную пайку следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического напряжения.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Не используйте неуказанные химические очистители, так как они могут повредить материал корпуса или линзу.

6.4 Хранение и обращение

• Меры предосторожности от ЭСР:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ESD). При обращении всегда используйте антистатические браслеты, коврики и правильно заземленное оборудование.
• Чувствительность к влаге:Хотя оригинальная герметичная упаковка с осушителем защищает устройства, после вскрытия светодиоды следует хранить в среде, не превышающей 30°C и 60% относительной влажности. Для длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем. Если хранение в открытом виде длится более одной недели, перед пайкой оплавлением рекомендуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения \"эффекта попкорна\" (растрескивания корпуса во время оплавления).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на формованной несущей ленте с защитной покрывающей лентой. Ключевые спецификации включают:

• Ширина несущей ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:4000 штук (полная катушка).
• Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.
• Герметизация ячеек:Пустые ячейки на ленте запечатаны покрывающей лентой.
• Отсутствующие светодиоды:Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода (пустые ячейки).

Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481, обеспечивая совместимость со стандартным автоматизированным сборочным оборудованием.

8. Примечания по применению и соображения при проектировании

8.1 Типичные сценарии применения

Этот оранжевый светодиод бокового свечения подходит для различных применений, требующих широкого бокового светового потока, включая:

• Индикаторы состояния:В потребительской электронике, панелях промышленного управления и сетевом оборудовании, где полезен широкий угол обзора.
• Подсветка:Для боковой подсветки панелей, мембранных переключателей или символов, где свет необходимо направлять вбок.
• Автомобильное внутреннее освещение:Для подсветки приборной панели или консоли (при условии соответствия конкретным автомобильным стандартам).
• Дисплеи бытовой техники:Индикация питания, режима или функции на бытовых приборах.

8.2 Соображения при проектировании схемы

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или специальный драйвер светодиодов с постоянным током. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF. Убедитесь, что мощность резистора достаточна (P = IF² * R).
• Защита от обратного напряжения:Хотя светодиод может выдерживать 5В в обратном направлении, хорошей практикой является избегание любого обратного смещения. В цепях переменного тока или биполярных цепях рассмотрите возможность добавления параллельного диода в обратном включении для защиты.
• Тепловое управление:Для работы при максимальном постоянном токе или близком к нему убедитесь, что печатная плата обеспечивает достаточный теплоотвод. Подключение контактных площадок светодиода к полигонам меди помогает рассеивать тепло.
• Регулировка яркости:Для управления яркостью предпочтительным методом является широтно-импульсная модуляция (ШИМ), а не аналоговое уменьшение тока, поскольку она поддерживает постоянную цветовую температуру.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Этот оранжевый светодиод AlInGaP предлагает определенные преимущества:

• По сравнению с традиционными оранжевыми светодиодами (например, GaAsP):Технология AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу и яркость, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы.
• По сравнению с оранжевыми светодиодами на основе люминофора:Как прямой излучающий полупроводник, он обеспечивает более насыщенный, чистый оранжевый цвет (узкий спектр при доминирующей длине волны ~605 нм) по сравнению с более широким спектром типов с преобразованием люминофора. Также обычно имеет более быстрое время отклика.
• Бокового свечения против корпусов с верхним излучением:Основное отличие — направление светового излучения. Этот корпус специально разработан для излучения света параллельно печатной плате, решая задачи проектирования, где вертикальное пространство ограничено или требуется освещение боковой поверхности.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 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), которое наилучшим образом представляет цвет, который мы видим. Для монохроматических светодиодов, таких как этот оранжевый, они часто близки, но не идентичны.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод током 20 мА непрерывно?

Да. Абсолютный максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА. Работа при 20 мА соответствует спецификации. Не забудьте пересчитать значение необходимого токоограничивающего резистора на основе прямого напряжения при 20 мА (которое может быть немного выше, чем при 5 мА).

10.3 Почему рекомендуется драйвер постоянного тока?

Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и может варьироваться от образца к образцу. Источник постоянного напряжения с последовательным резистором обеспечивает базовое ограничение тока, но ток все равно может дрейфовать с температурой. Источник постоянного тока обеспечивает стабильный световой поток и защищает светодиод от условий перегрузки по току независимо от вариаций VF.

10.4 Как интерпретировать код бина при заказе?

Код бина (например, L, M, N, P) определяет гарантированный диапазон силы света при токе 5 мА. Для применений, требующих равномерной яркости, указывайте и используйте светодиоды из одного бина. Для менее критичных применений смешение может быть допустимо.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Подсветка выступающей тактильной кнопки на панели медицинского устройства.Колпачок кнопки непрозрачный с полупрозрачной иконкой и расположен на 2 мм выше печатной платы. Светодиод верхнего свечения светил бы вверх, теряя свет. Светодиод бокового свечения, установленный рядом с кнопкой, может направлять свой 130-градусный луч вбок, в торец колпачка кнопки, эффективно подсвечивая иконку изнутри. Широкий угол обзора обеспечивает равномерное освещение иконки. Оранжевый цвет обеспечивает четкую индикацию \"дежурного режима\" или \"предупреждения\". Корпус SMD позволяет осуществлять компактную низкопрофильную сборку, совместимую с автоматизированным производством и процессами очистки, требуемыми для медицинского оборудования.

12. Введение в принцип технологии

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале — фосфиде алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенном эпитаксиально на подложке. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретное соотношение алюминия, индия и галлия в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае оранжевый (~605-611 нм). Характеристика \"сверхъяркости\" достигается за счет передовой конструкции кристалла и эффективного вывода света из полупроводникового материала в корпус. Эффект бокового свечения создается специфической геометрией формованной линзы, которая использует внутреннее отражение и преломление для перенаправления света от кристалла с верхним излучением через боковую сторону корпуса.

13. Тенденции и развитие отрасли

Тенденция в индикаторных и сигнальных светодиодах продолжается в сторону повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и увеличения надежности. Технология AlInGaP является зрелой, но продолжает получать постепенные улучшения в отношении светового потока на ватт. Также растет акцент на точной сортировке по цвету (бининге) и более жестких допусках для применений, требующих постоянства цвета, таких как полноцветные дисплеи или автомобильные комбинации приборов. Внедрение корпусов бокового свечения и с прямым углом увеличивается с миниатюризацией электроники, позволяя создавать инновационные решения для подсветки и индикации состояния в конструкциях с ограниченным пространством. Кроме того, интеграция со встроенными контроллерами (умные светодиоды) и улучшенная совместимость с процессами высокотемпературной пайки являются текущими направлениями развития для удовлетворения требований современных автомобильных и промышленных применений.