Техническая спецификация SMD светодиода 0603 синего цвета - Габариты 1.6x0.8x0.8мм - Напряжение 2.8-3.8В - Мощность 80мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) в стандартном корпусе 0603. Устройство излучает синий свет с использованием полупроводникового материала нитрида индия-галлия (InGaN). Оно предназначено для автоматизированных процессов сборки и совместимо с инфракрасной пайкой оплавлением, что делает его пригодным для крупносерийного производства электроники.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Светодиод обладает несколькими ключевыми особенностями, повышающими его удобство использования и надежность в современных электронных конструкциях. Он соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологичный продукт. Компонент поставляется на стандартной для отрасли 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает эффективную обработку автоматическим оборудованием для установки компонентов. Его конструкция совместима с интегральными схемами (ИС), что позволяет легко интегрировать его в цифровые и аналоговые цепи.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод предназначен для использования в общей электронной аппаратуре. Типичные области применения включают индикаторы состояния, подсветку небольших дисплеев, освещение панелей и декоративную подсветку в потребительской электронике, устройствах связи и офисном оборудовании. Его малый форм-фактор и надежность делают его универсальным выбором для конструкций с ограниченным пространством.

2. Подробный анализ технических параметров

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное. Понимание этих параметров имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной производительности.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):80 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (IFP):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для надежной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Гарантируется функционирование устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без ухудшения характеристик в этих пределах.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности при указанных условиях испытаний.

• Сила света (Iv):Диапазон от 140 мкд (минимум) до 450 мкд (максимум) при прямом токе (IF) 20 мА. Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на центральной оси. Такой широкий угол обзора обеспечивает широкое, рассеянное освещение.
• Пиковая длина волны излучения (λP):468 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 465 нм до 475 нм при IF=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света, полученный из диаграммы цветности МКО.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм (типичное значение). Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.8 В (минимум) до 3.8 В (максимум) при IF=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (максимум) при обратном напряжении (VR) 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр служит только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности 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

Группы обозначены от D7 до D11, каждая охватывает диапазон 0.2В от 2.8В до 3.8В при 20мА. Допуск внутри каждой группы составляет ±0.1В. Выбор светодиодов из одной группы по напряжению помогает поддерживать равномерное распределение тока при параллельном соединении нескольких светодиодов.

1.3.2 Сортировка по силе света

Группы обозначены R2, S1, S2, T1 и T2. Интенсивность варьируется от 140 мкд (R2 мин.) до 450 мкд (T2 макс.) при 20мА. Допуск для каждой группы интенсивности составляет ±11%. Эта сортировка критически важна для приложений, требующих одинаковых уровней яркости для нескольких индикаторов.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы обозначены AC (465-470 нм) и AD (470-475 нм). Допуск для каждой группы составляет ±1 нм. Это обеспечивает очень жесткий контроль над воспринимаемым синим цветом, что важно для согласования цветов в массивах из нескольких светодиодов или системах подсветки.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации указаны конкретные графики (например, Рис.1, Рис.5), типичные кривые для таких устройств предоставляют важную информацию для проектирования.

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

Зависимость носит экспоненциальный характер. Небольшое увеличение напряжения сверх порогового приводит к значительному увеличению тока. Поэтому светодиоды должны управляться источником с ограничением тока, а не источником постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и разрушение.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышенного тепловыделения в полупроводниковом переходе.

4.3 Спектральное распределение

Спектр излучаемого света сосредоточен вокруг пиковой длины волны (типично 468 нм) с характерной полушириной. Доминирующая длина волны определяет воспринимаемый оттенок. Вариации в производстве и токе управления могут вызывать незначительные сдвиги в этих спектральных характеристиках.

4.4 Температурная зависимость

Работа светодиода чувствительна к температуре. Как правило, прямое напряжение уменьшается с увеличением температуры перехода, а сила света также снижается. Работа светодиода в пределах указанного температурного диапазона жизненно важна для поддержания производительности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты устройства

Светодиод соответствует стандартному посадочному месту корпуса EIA 0603. Ключевые размеры включают длину корпуса приблизительно 1.6 мм, ширину 0.8 мм и высоту 0.8 мм. Для точного расположения контактных площадок и допусков на установку следует обращаться к подробным механическим чертежам, которые обычно составляют ±0.2 мм.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется, часто зеленым оттенком на соответствующей стороне линзы или выемкой на корпусе. Правильная ориентация полярности обязательна во время сборки для обеспечения корректной работы.

5.3 Рекомендуемая конструкция контактных площадок на печатной плате

Рекомендуется использовать контактную площадку, немного большую, чем посадочное место устройства, для обеспечения надежного паяного соединения. В спецификации представлена конкретная схема расположения площадок, оптимизированная для процессов пайки оплавлением инфракрасным излучением или в паровой фазе, что помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Рекомендуется профиль бессвинцовой пайки, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают температуру предварительного нагрева 150-200°C, максимальную температуру корпуса не выше 260°C и время выше ликвидуса (TAL), адаптированное к конкретной паяльной пасте. Общее время предварительного нагрева должно быть ограничено максимум 120 секундами.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой не выше 300°C. Время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами на контактную площадку, и эту операцию следует выполнять только один раз, чтобы минимизировать термическую нагрузку на компонент.

6.3 Хранение и обращение

Не вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности в влагозащитном пакете с осушителем составляет один год.
Вскрытая упаковка:Для компонентов, подвергшихся воздействию окружающего воздуха, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Настоятельно рекомендуется завершить процесс ИК-оплавления в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия пакета. Для более длительного хранения вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в атмосфере азота. Компоненты, хранившиеся более 168 часов, перед пайкой должны быть прогреты при температуре приблизительно 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивания корпуса из-за быстрого расширения пара во время оплавления).

6.4 Очистка

Если требуется очистка собранной платы, используйте только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Не используйте неуказанные химические очистители, так как они могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Карманы ленты запечатаны защитной верхней покровной лентой. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Для количеств меньше полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук.

7.2 Контроль качества на ленте

Максимальное количество последовательно отсутствующих компонентов (пустых карманов) на катушке составляет два, что обеспечивает стабильность для автоматических питателей.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Метод управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для обеспечения равномерной яркости, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов, каждый светодиод должен управляться своим собственным токоограничивающим резистором. Управление светодиодами, соединенными последовательно, с помощью источника постоянного тока часто является более надежным методом достижения равномерной интенсивности, поскольку через все устройства в цепочке протекает один и тот же ток.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 80мВт), правильная разводка печатной платы может способствовать отводу тепла. Обеспечьте достаточную площадь меди, соединенную с тепловыми площадками (если есть) или дорожками катода/анода, чтобы они действовали как радиатор, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близких к максимальному току.

8.3 Электрическая защита

Рассмотрите возможность добавления диодов подавления переходных напряжений (TVS) или других защитных цепей, если светодиод подключен к линиям, подверженным скачкам напряжения или электростатическому разряду (ESD). Светодиод имеет низкое напряжение обратного пробоя и может быть легко поврежден обратным смещением или перенапряжением.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с выхода логики 5В или 3.3В?

Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Необходимое значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания (например, 5В), VF — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение из группы, например, 3.8В), а IF — желаемый прямой ток (например, 20мА). Пример: R = (5В - 3.8В) / 0.02А = 60 Ом. Всегда выбирайте ближайшее большее стандартное значение резистора и проверяйте рассеиваемую мощность на резисторе.

9.2 Зачем нужна спецификация угла обзора и как ее использовать?

Угол обзора 120 градусов указывает на то, что это светодиод с широким углом обзора. Световой поток является рассеянным, а не сфокусированным в узкий луч. Это идеально подходит для индикаторов состояния, которые должны быть видны с широкого диапазона позиций. Для приложений, требующих направленного луча, более подходящими будут линза или светодиод с более узким углом обзора.

9.3 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λP)— это физическая длина волны, на которой излучение света является наиболее сильным.Доминирующая длина волны (λd)— это расчетное значение, основанное на том, как человеческий глаз воспринимает цвет; это единственная длина волны, которая казалась бы того же цвета, что и выходной сигнал светодиода. Для монохроматических светодиодов, таких как этот синий, они часто близки, но доминирующая длина волны является ключевым параметром для согласования цветов.

9.4 Мое приложение требует очень стабильного синего цвета. Что мне следует указать?

Вам следует указать узкую группу доминирующей длины волны, например, запросить все компоненты из группы "AC" (465-470 нм) или "AD" (470-475 нм). Это обеспечивает минимальное изменение цвета между разными светодиодами в вашем продукте.

10. Пример проектирования и использования

10.1 Панель многосветодиодного индикатора состояния

Сценарий:Проектирование панели управления с 10 синими индикаторами состояния, которые должны иметь одинаковую яркость.
Подход к проектированию:
1. Схема:Используйте последовательное соединение для равномерности. При питании 24В подключите по 5 светодиодов последовательно в каждой цепочке (5 * 3.8В макс. = 19В), используя две идентичные параллельные цепочки. Один источник постоянного тока или токоограничивающий резистор для каждой цепочки рассчитывается на основе общего падения напряжения в цепочке.
2. Выбор компонентов:Укажите светодиоды из одной группы силы света (например, все из группы T1: 280-355 мкд) и одной группы доминирующей длины волны (например, все AC), чтобы обеспечить визуальную однородность.
3. Размещение:Расположите светодиоды симметрично на печатной плате. Убедитесь, что используется рекомендуемая геометрия контактных площадок для обеспечения надежной пайки и согласованного выравнивания.

11. Введение в технологию

11.1 Технология полупроводников InGaN

Этот светодиод использует активный слой из нитрида индия-галлия (InGaN). Изменяя соотношение индия и галлия в кристаллической решетке, можно настраивать ширину запрещенной зоны полупроводника, что напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света. InGaN является преобладающим материалом для производства высокоэффективных синих, зеленых и белых светодиодов (последние используют синий светодиод с люминофорным покрытием). Корпус 0603 содержит крошечный полупроводниковый кристалл, проводящие перемычки и линзу из формованной эпоксидной смолы, которая защищает кристалл и формирует световой поток.

12. Отраслевые тенденции

12.1 Миниатюризация и интеграция

Тенденция в области SMD светодиодов продолжается в сторону уменьшения размеров корпусов (например, 0402, 0201) для экономии места на плате во все более компактных устройствах, таких как смартфоны, носимые устройства и ультратонкие дисплеи. Кроме того, наблюдается рост интегрированных светодиодных модулей, которые объединяют светодиодный кристалл с драйверной ИС, защитными компонентами, а иногда и несколькими цветами (RGB) в одном корпусе, упрощая проектирование и повышая производительность.

12.2 Эффективность и надежность

Постоянные улучшения в материаловедении и производственных процессах неуклонно повышают световую отдачу (люмен на ватт) светодиодов, позволяя получить более яркий выходной сигнал при меньшей мощности или сниженной тепловой нагрузке. Усовершенствованные материалы и методы корпусирования также повышают долгосрочную надежность, стабильность цвета и устойчивость к суровым условиям окружающей среды, таким как высокая температура и влажность.