Техническая документация на SMD светодиод 0603 синий - Габариты 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 2.8-3.8В - Мощность 76мВт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе типоразмера 0603. Устройство оснащено прозрачной линзой и использует полупроводниковую структуру на основе нитрида индия-галлия (InGaN) для излучения синего света. Оно предназначено для автоматизированных процессов сборки и совместимо с различными технологиями групповой пайки оплавлением, что делает его подходящим для крупносерийного производства электроники.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Светодиод характеризуется рядом ключевых особенностей, повышающих его удобство использования и надежность в современных электронных приложениях. Он соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный продукт. Компоненты поставляются на стандартной для отрасли 8-миллиметровой катушечной ленте диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Этот стандарт упаковки гарантирует эффективную обработку и снижает риск повреждения в процессе сборки. Устройство также рассчитано на тепловые профили процессов пайки оплавлением как инфракрасным (ИК) методом, так и методом паров фаз, которые распространены в бессвинцовых (Pb-free) сборочных линиях. Его корпус соответствует стандартам EIA (Альянса электронной промышленности), а электрические характеристики совместимы со стандартными уровнями управления интегральных схем (ИС).

1.2 Целевые области применения и рынок

Данный синий SMD светодиод предназначен для использования в широком спектре обычного электронного оборудования. Типичные области применения включают индикаторы состояния, подсветку небольших дисплеев, освещение панелей и декоративную подсветку в потребительской электронике, оборудовании для офисной автоматизации, устройствах связи и бытовой технике. Его малые габариты и надежность делают его универсальным компонентом для разработчиков, ищущих компактные и эффективные решения для освещения. Важно отметить, что данный светодиод не имеет специального рейтинга для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью, например, в авиации, медицинских системах жизнеобеспечения или критически важных для безопасности системах управления транспортом. Для таких применений необходимо проконсультироваться с производителем по поводу специализированных продуктов.

2. Технические параметры: углубленная объективная интерпретация

Тщательное понимание электрических и оптических параметров имеет решающее значение для успешного проектирования схемы и надежной работы.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Не рекомендуется эксплуатировать светодиод в условиях, превышающих эти значения. Предельно допустимые параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):100 мА. Этот ток может быть приложен только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Превышение этого значения в режиме постоянного тока вызовет повреждение.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый постоянный прямой ток для нормальной работы.
• Снижение номинала:Максимально допустимый постоянный прямой ток линейно уменьшается при температуре окружающей среды выше 50°C со скоростью 0.25 мА на °C. Это критически важно для управления тепловым режимом.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может повредить p-n-переход светодиода. В техническом описании явно указано, что работа при обратном напряжении не может быть непрерывной.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Гарантируется функционирование устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C.
• Условия пайки:Светодиод выдерживает волновую пайку при 260°C в течение 5 секунд, ИК-оплавление при 260°C в течение 5 секунд и пайку оплавлением в парах флюса при 215°C в течение 3 минут.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):от 28.0 до 180.0 мкд (милликандела). Широкий диапазон указывает на то, что устройство доступно в различных группах сортировки по яркости (см. Раздел 3). Измерение проводится с фильтром, аппроксимирующим кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света, измеренной на центральной оси (0°). Широкий угол обзора характерен для светодиодов с прозрачной, нерассеивающей линзой.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 465.0 до 475.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света, полученная из цветовой диаграммы CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм. Это указывает на спектральную ширину полосы; меньшее значение указывало бы на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):от 2.80 до 3.80 В. Падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Этот параметр также подвергается сортировке (см. Раздел 3).
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.). Ток утечки при приложении обратного напряжения 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам (бинам) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к однородности цвета и яркости в их приложении.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды классифицируются по их прямому напряжению (V_F) при 20мА. Коды групп (от D7 до D11) представляют диапазоны напряжений с допуском ±0.1В внутри каждой группы. Например, группа D8 включает светодиоды с V_Fот 3.00В до 3.20В. Выбор светодиодов из одной и той же группы по напряжению может помочь достичь более равномерного распределения тока при параллельном соединении нескольких светодиодов.

3.2 Сортировка по силе света

Это критически важная группа для однородности яркости. Группы (N, P, Q, R) определяют минимальные и максимальные значения силы света, каждая с допуском ±15%. Группа N охватывает 28.0-45.0 мкд, в то время как группа R охватывает самый высокий диапазон яркости 112.0-180.0 мкд. Использование светодиодов из одной и той же группы по интенсивности необходимо для применений, где важна равномерная воспринимаемая яркость.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Эта сортировка обеспечивает однородность цвета. Две группы, AC (465.0-470.0 нм) и AD (470.0-475.0 нм), имеют жесткий допуск ±1 нм. Группа AC представляет собой слегка более короткую, более чистую синюю волну, в то время как группа AD — слегка более длинную, слегка зеленовато-синюю. Последовательный выбор длины волны является ключевым для критичных к цвету индикаторных применений или при смешивании цветов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приводятся типичные характеристические кривые, предоставленные данные позволяют проанализировать тенденции производительности.

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

Основываясь на указанном диапазоне V_F2.8-3.8В при 20мА, светодиод демонстрирует характерную экспоненциальную ВАХ, типичную для диода. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что оно немного уменьшается с увеличением температуры перехода при заданном токе.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в нормальном рабочем диапазоне (до 20мА). Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышения температуры перехода и других нелинейных эффектов. Спецификация снижения номинала выше 50°C напрямую связана с управлением этим тепловым эффектом для поддержания светового потока и долговечности.

4.3 Спектральное распределение

С пиковой длиной волны 468 нм и диапазоном доминирующей длины волны 465-475 нм светодиод излучает в синей области видимого спектра. Спектральная полуширина 25 нм указывает на относительно узкую полосу излучения, что характерно для синих светодиодов на основе InGaN.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод использует стандартный для отрасли корпус типоразмера 0603, номинальные размеры которого составляют 1.6 мм в длину, 0.8 мм в ширину и 0.6 мм в высоту. Все размерные допуски составляют ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус имеет прозрачную эпоксидную линзу.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Катод обычно маркируется, часто зеленым оттенком на соответствующей стороне корпуса или выемкой в кармане катушечной ленты. Техническое описание включает рекомендуемые размеры контактных площадок для пайки, чтобы обеспечить надежное паяное соединение и правильное выравнивание во время оплавления. Следование этим рекомендациям по рисунку контактных площадок необходимо для хорошего выхода годных паяных соединений и механической стабильности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профили пайки оплавлением

Техническое описание предоставляет два рекомендуемых профиля инфракрасной (ИК) пайки оплавлением: один для обычного (оловянно-свинцового) процесса и один для бессвинцового процесса с использованием паяльной пасты SnAgCu. Бессвинцовый профиль обычно имеет более высокую пиковую температуру (до 260°C), но аналогичное время выше температуры ликвидуса. Соблюдение этих профилей критически важно для предотвращения теплового повреждения эпоксидной смолы светодиода или полупроводникового кристалла.

6.2 Очистка и хранение

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, такие как этиловый спирт или изопропиловый спирт, при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить корпус. Для хранения светодиодов, извлеченных из оригинального влагозащитного пакета, их следует подвергнуть пайке оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки они должны храниться в сухой среде (например, с осушителем) и может потребоваться процесс прогрева (например, 60°C в течение 24 часов) перед сборкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта \"попкорна\" во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Спецификации ленты и катушки соответствуют стандарту ANSI/EIA 481-1-A-1994. Пустые карманы в ленте запечатаны покровной лентой. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов (пропусков) — два. Для количеств меньше полной катушки указан минимальный упаковочный объем в 500 штук для остаточных партий.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Наиболее надежный метод управления несколькими светодиодами — использование последовательного токоограничивающего резистора для каждого светодиода (Схема A в техническом описании). Это обеспечивает равномерную яркость, несмотря на вариации прямого напряжения (V_F) отдельных светодиодов. Не рекомендуется подключать несколько светодиодов непосредственно параллельно без индивидуальных резисторов (Схема B), поскольку небольшие различия в V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс тока, приводящий к неравномерной яркости и потенциальному перетоку в светодиоде с наименьшим V_F.

8.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Для предотвращения повреждения ЭСР во время обращения и сборки обязательны следующие меры предосторожности: персонал должен носить заземляющие браслеты или антистатические перчатки; все рабочие места, оборудование и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены; рекомендуется использование ионизаторов для нейтрализации статических зарядов в рабочей среде.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями светодиодов, этот синий светодиод на основе InGaN предлагает высокую эффективность и яркость в миниатюрном корпусе 0603. Его совместимость с бессвинцовыми высокотемпературными процессами пайки оплавлением соответствует современным экологическим нормам и производственным тенденциям. Наличие узких групп по электрическим и оптическим параметрам позволяет использовать их в высокоточных приложениях, где однородность имеет первостепенное значение. Широкий угол обзора 130 градусов делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения, а не сфокусированного луча.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от 3.3В?

О: Возможно, но не надежно. Прямое напряжение варьируется от 2.8В до 3.8В. При 3.3В светодиод из группы D11 (3.6-3.8В) может вообще не загореться, в то время как светодиод из группы D7 (2.8-3.0В) будет сильно перегружен. Всегда используйте последовательный резистор для точной установки тока на уровне 20мА (или меньше), независимо от напряжения питания.

В: Почему такой большой диапазон силы света (от 28 до 180 мкд)?

О: Это общий разброс производства. Для конкретного заказа вы выбираете группу (N, P, Q, R), чтобы получить гораздо более узкий диапазон. Этот процесс сортировки гарантирует, что вы получите светодиоды с одинаковой яркостью для вашего проекта.

В: Как добиться однородного цвета в моем продукте?

О: Заказывайте светодиоды из одной и той же группы по доминирующей длине волны (либо AC, либо AD). Смешивание групп может привести к визуально различным оттенкам синего.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния с 10 синими светодиодами.

1. Требование к яркости:Определите требуемую яркость. Для среды с высоким уровнем окружающего освещения выберите группу Q или R (71-180 мкд). Для тусклой среды может быть достаточно группы N или P.

2. Однородность цвета:Укажите одну группу по доминирующей длине волны (например, AC), чтобы обеспечить одинаковый оттенок синего для всех индикаторов.

3. Проектирование схемы:Используйте источник питания 5В. Рассчитайте последовательный резистор для каждого светодиода: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя наихудший случай V_Fиз выбранной вами группы по напряжению (например, максимум D9 3.4В), R = (5В - 3.4В) / 0.020А = 80 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (82 Ома). Это гарантирует, что ни один светодиод не превысит 20мА, даже если его V_Fнаходится на нижней границе группы.

4. Размещение компонентов:Следуйте рекомендуемой схеме контактных площадок из технического описания для надежной пайки.

5. Сборка:Следуйте рекомендуемому профилю бессвинцовой пайки оплавлением, если это применимо. Храните открытые катушки в сухом шкафу, если они не используются немедленно.

12. Введение в принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковой гетероструктуре из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света. Для синего излучения требуется материал с относительно широкой запрещенной зоной (~2.7 эВ). Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла и формирования светового потока, обеспечивая широкий угол обзора.

13. Технологические тренды и разработки

Разработка эффективных синих светодиодов на основе InGaN стала фундаментальным достижением в твердотельном освещении, позволив создать белые светодиоды (посредством преобразования люминофором) и полноцветные дисплеи. Современные тенденции в SMD светодиодах, подобных этому типу 0603, продолжают фокусироваться на увеличении световой отдачи (больше светового потока на ватт), улучшении цветопередачи и однородности, а также повышении надежности в условиях более высоких рабочих температур. Также ведутся разработки в области миниатюризации за пределами размера 0603 (например, корпуса 0402, 0201) для сверхкомпактных устройств, а также интеграции управляющей электроники в сам корпус светодиода для \"умных\" решений освещения. Стремление к повышению эффективности и снижению стоимости за люмен остается центральной темой в отрасли.