Техническая спецификация SMD полноцветного светодиода 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS - Габариты корпуса - Напряжение 2.4-3.4В - Мощность 0.082-0.102Вт

1. Обзор изделия

В данном документе подробно описаны технические характеристики SMD (устройства для поверхностного монтажа) полноцветного светодиода 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS. Этот компонент объединяет три отдельных светодиодных кристалла (красный, зеленый, синий) в едином корпусе из белой рассеивающей смолы, что позволяет получать широкий спектр цветов за счет аддитивного смешения. Устройство предназначено для применений, требующих компактных размеров, высокой световой интенсивности и широкого угла обзора.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества данного светодиода обусловлены конструкцией его корпуса и выбором материалов. Использование бесцветной прозрачной смолы в корпусе SMT с белым рассеивателем обеспечивает превосходное рассеивание света и однородный внешний вид. Интегрированная трехкристальная конструкция упрощает схемотехнику, предоставляя один компонент для полноцветного вывода. Корпус с выводной рамкой и шестью раздельными выводами позволяет независимо управлять каждым цветовым каналом. Кроме того, устройство соответствует основным экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод идеально подходит для применений, где пространство ограничено, а требуется яркая многоцветная индикация или подсветка. Его высокая производительность и надежность делают его пригодным для бытовой электроники, портативных устройств и вывесок. Типичные области применения включают подсветку информационных табло, индикаторы состояния игрового оборудования, модули вспышки для камер мобильных телефонов, а также общее декоративное или функциональное освещение в малогабаритных электронных устройствах.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен детальный объективный анализ ключевых технических параметров устройства, определенных в спецификации.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация светодиода в таких условиях не рекомендуется. Ключевые параметры включают постоянный прямой ток (IF) 30 мА на каждый цветовой канал (синий/желтый, зеленый, красный), пиковый прямой ток (IFP) 60 мА на канал при скважности 1/10 и частоте 1 кГц, и рассеиваемую мощность (Pd) от 82 мВт до 102 мВт в зависимости от кристалла. Максимальная температура перехода (Tj) составляет 115°C, рабочий диапазон температур (Topr) от -40°C до +85°C. Устройство выдерживает уровень электростатического разряда (ESD) 2000В.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти характеристики измеряются при Ta=25°C и определяют типичные рабочие параметры устройства в заданных условиях испытаний.

2.2.1 Световая интенсивность и угол обзора

Световая интенсивность (Iv) варьируется в зависимости от цвета. При испытательных токах IF=10мА для синего, 15мА для зеленого и 20мА для красного типичные значения составляют: Синий: 140-355 мкд, Зеленый: 900-2240 мкд, Красный: 450-1120 мкд. Суммарная интенсивность смешанного белого света составляет 1400-3550 мкд. Угол обзора (2θ1/2) составляет широкие 120 градусов, что полезно для применений, требующих широкого освещения или видимости.

2.2.2 Длина волны и спектральные характеристики

Пиковая длина волны (λp) составляет: Синий: 460 нм, Зеленый: 520 нм, Красный: 630 нм (типичные значения). Диапазоны доминирующей длины волны (λd): Синий: 460-475 нм, Зеленый: 520-535 нм, Красный: 617.5-629.5 нм. Ширина полосы спектрального излучения (Δλ) составляет примерно 23 нм для синего, 30 нм для зеленого и 18 нм для красного. Эти параметры критически важны для точности и стабильности цвета в дисплейных или осветительных приложениях.

2.2.3 Электрические параметры

Прямое напряжение (VF) для синего и зеленого кристаллов находится в диапазоне от 2.40В до 3.40В при соответствующих испытательных токах. Красный кристалл имеет более низкий диапазон прямого напряжения от 1.75В до 2.75В при 20мА. Устройство также включает встроенный стабилитрон для защиты, напряжение стабилизации (VZ) которого составляет от 5.30В до 7.00В при испытательном токе (IZ) 5мА.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности цвета и яркости при производстве светодиоды сортируются по бинам.

3.1 Биннинг по световой интенсивности

Смешанный белый свет сортируется по бинам на основе минимального и максимального значений световой интенсивности. Коды бинов: AB (1400-1800 мкд), BA (1800-2240 мкд), BB (2240-2800 мкд) и CA (2800-3550 мкд). Допуск по световой интенсивности составляет ±11%.

3.2 Биннинг по координатам цветности

Цветовой выход точно контролируется через бининг на диаграмме цветности CIE 1931. Определено девять бинов (S1 через S9), каждый из которых представляет небольшую четырехугольную область на плоскости координат x,y. В спецификации приведены координаты каждой вершины этих бинов. Допуск для координат цветности составляет ±0.01, что обеспечивает жесткий контроль цвета для применений, где критически важна точная цветопередача.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

Типичная кривая спектрального распределения показывает относительную интенсивность света, излучаемого каждым кристаллом на разных длинах волн, наложенную на стандартную кривой чувствительности человеческого глаза V(λ). Диаграмма излучения иллюстрирует пространственное распределение световой интенсивности, что связано с углом обзора в 120 градусов.

4.2 Вольт-амперные характеристики (ВАХ)

Отдельные кривые для кристаллов BY (синий), GR (зеленый) и RTN (красный) отображают зависимость прямого тока от прямого напряжения. Эти кривые необходимы для проектирования соответствующей схемы ограничения тока для каждого канала, так как зависимость является нелинейной (экспоненциальной).

4.3 Зависимость доминирующей длины волны от прямого тока

Эти кривые показывают, как доминирующая длина волны каждого кристалла может незначительно смещаться с изменением прямого тока. Эта информация важна для применений, требующих стабильного цветового выхода при разных уровнях яркости.

4.4 Зависимость относительной световой интенсивности от прямого тока

Эта зависимость, как правило, линейна в рекомендуемом рабочем диапазоне, показывая, как световой выход увеличивается с ростом тока. Конструкторы используют это для достижения желаемых уровней яркости.

4.5 Зависимость максимально допустимого прямого тока от температуры

Эта кривая снижения номинальных значений критически важна для надежности. Она показывает, как максимальный безопасный постоянный прямой ток должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды. Работа выше этой кривой может привести к перегреву и сокращению срока службы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет специфическую посадочную площадку для SMD монтажа. Чертеж габаритных размеров содержит все критические измерения, включая длину, ширину, высоту, размеры контактных площадок и расстояние между выводами. Все допуски составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Единица измерения - миллиметры (мм). Эта информация жизненно важна для проектирования разводки печатной платы, чтобы обеспечить правильную установку и пайку.

5.2 Конструкция контактных площадок и идентификация полярности

Выводная рамка с шестью выводами позволяет осуществлять индивидуальные подключения анода/катода для каждого из трех светодиодных кристаллов. Диаграмма размеров в спецификации четко указывает конфигурацию распиновки, показывая, какие площадки соответствуют аноду и катоду для красного, зеленого и синего кристаллов. При сборке необходимо соблюдать правильную полярность для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Рекомендуемый метод пайки - пайка оплавлением. Максимальная температура пайки (Tsol) составляет 260°C в течение 10 секунд. Необходимо строго соблюдать этот профиль, чтобы предотвратить термическое повреждение корпуса светодиода, паяных соединений и внутренних проводящих перемычек.

6.2 Ручная пайка (если применимо)

Хотя предпочтительна пайка оплавлением, ручная пайка указана как альтернатива с более строгими ограничениями: максимальная температура 350°C всего в течение 3 секунд. Необходимо проявлять особую осторожность, чтобы локализовать нагрев и избежать длительного воздействия.

6.3 Предварительная подготовка и чувствительность к влаге

Устройство предварительно подготовлено в соответствии с JEDEC J-STD-020D Уровень 3. Это указывает на чувствительность компонента к поглощению влаги перед пайкой. Для надежной сборки, особенно если устройство длительное время находилось на открытом воздухе, перед пайкой оплавлением следует соблюдать надлежащие процедуры прогрева в соответствии со стандартом JEDEC.

6.4 Условия хранения

Диапазон температур хранения (Tstg) составляет от -40°C до +100°C. Компоненты должны храниться в сухой контролируемой среде, предпочтительно в оригинальных влагозащитных пакетах с осушителем, до готовности к использованию.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Для каждого цветового канала требуется последовательный токоограничивающий резистор. Его значение рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF - прямое напряжение конкретного кристалла при желаемом токе (IF). Из-за различных значений VF и рекомендуемых IF для каждого цвета, как правило, потребуются три разных номинала резисторов. Для управления яркостью и создания цветовых смесей может использоваться микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера светодиодов с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

7.2 Вопросы проектирования

• Тепловой режим:Обеспечьте достаточную площадь медных проводников на печатной плате или тепловые переходные отверстия, особенно при работе вблизи максимальных токов или при высоких температурах окружающей среды, для отвода тепла и поддержания температуры перехода в допустимых пределах.
• Управление током:Всегда используйте источник стабильного тока или токоограничивающий резистор. Прямое подключение к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток и разрушит светодиод.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора в 120 градусов делает его подходящим для прямого наблюдения. Для применений со световодами учитывайте эффективность связи и возможное смешение цветов внутри световода.
• Защита от электростатических разрядов (ESD):Хотя устройство имеет рейтинг ESD 2000В, реализация дополнительной защиты от ESD на чувствительных линиях в конечном изделии является хорошей практикой для повышения надежности.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать все три кристалла одинаковым током 20 мА?

О: Хотя это возможно, согласно условиям испытаний это не рекомендуется. В спецификации указаны оптимальные испытательные токи 10 мА (синий), 15 мА (зеленый) и 20 мА (красный) для опубликованных фотометрических данных. Питание синего и зеленого кристаллов током 20 мА увеличит световой выход, но также увеличит рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может повлиять на долговечность и стабильность цвета. Всегда обращайтесь к разделу "Предельно допустимые режимы эксплуатации".

В: Как добиться чистого белого света?

О: Чистый белый свет достигается смешением правильных интенсивностей красного, зеленого и синего света. Из-за различий в восприятии человеком и эффективности кристаллов требуемые токи не равны. Типичные данные по интенсивности смешанного белого света (1400-3550 мкд) измеряются при конкретном соотношении токов: B:10мА, G:15мА, R:20мА. Для получения желаемой цветовой температуры белого света (например, холодный белый, теплый белый) может потребоваться точная настройка с помощью ШИМ или аналоговой регулировки тока.

В: Каково назначение встроенного стабилитрона?

О: Стабилитрон подключен параллельно светодиодному кристаллу (кристаллам), вероятно, в обратносмещенном направлении. Он действует как ограничитель напряжения, защищая чувствительный светодиодный переход от скачков напряжения или событий электростатического разряда (ESD), которые в противном случае могли бы вызвать повреждение.

9. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Три интегрированных кристалла изготовлены из различных полупроводниковых соединений: AlGaInP для красного кристалла и InGaN для зеленого и синего кристаллов. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу кристалла, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны полупроводникового материала определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Путем независимого управления интенсивностью этих трех основных цветов (красный, зеленый, синий) непосредственно в рассеивающем корпусе устройства за счет аддитивного смешения цветов может быть создано огромное множество дополнительных цветов.