Техническая спецификация SMD светодиода - Красный рассеянный AlInGaP - Угол обзора 120° - Типовое напряжение 2.0В - Мощность 72мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностного (SMD) светодиода с рассеивающей линзой и источником света на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия), излучающего красный свет. Эти светодиоды разработаны для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), что делает их идеальными для применений, где важен малый размер и требуется массовое производство.

1.1 Ключевые преимущества и целевые рынки

Основные преимущества данного компонента включают его совместимость с автоматизированным оборудованием для установки компонентов и процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, которые являются стандартными в современном электронном производстве. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает эффективную обработку и сборку. Устройство соответствует требованиям RoHS, гарантируя соблюдение экологических норм. Его целевые применения охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники, включая, но не ограничиваясь, телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные и сотовые телефоны), устройства офисной автоматизации (например, ноутбуки), сетевые системы, бытовую технику и внутренние вывески. Он обычно используется для индикации состояния, символической подсветки и подсветки передних панелей.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эксплуатация устройства за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению. Ключевые параметры при температуре окружающей среды (Ta) 25°C:

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус светодиода может безопасно рассеивать в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток:80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные характеристики измеряются при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 90.0 мкд до максимум 280.0 мкд. Фактическое значение определяется кодом сортировки (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ½):120 градусов (типично). Этот широкий угол обзора, характерный для рассеивающей линзы, обеспечивает распространение света по большой площади, а не узконаправленный луч.
• Доминирующая длина волны (λd):631 нм (типично), с допуском ±1 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет (красный). Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 639 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 15 нм, что указывает на спектральную чистоту красного света.
• Прямое напряжение (VF):2.0 В (типично), максимум 2.4 В при 20 мА. Допуск составляет ±0.1 В.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В. Критически важно отметить, что данное устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; это испытательное условие предназначено только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия яркости между производственными партиями светодиоды сортируются по корзинам на основе их силы света, измеренной при 20 мА.

3.1 Сортировка по силе света

Коды корзин и соответствующие им диапазоны интенсивности приведены ниже. Допуск внутри каждой корзины составляет ±11%.

• Q2:90.0 – 112.0 мкд
• R1:112.0 – 140.0 мкд
• R2:140.0 – 180.0 мкд
• S1:180.0 – 224.0 мкд
• S2:224.0 – 280.0 мкд

Эта система позволяет разработчикам выбирать подходящий класс яркости для конкретного применения, балансируя производительность и стоимость.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены конкретные графические данные, типичные зависимости можно описать следующим образом:

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Материал AlInGaP демонстрирует характерную ВАХ, где прямое напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. Типичное значение Vf 2.0В при 20мА является ключевым параметром для проектирования схемы управления.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток (сила света) примерно пропорционален прямому току в рекомендуемом рабочем диапазоне. Превышение максимального постоянного тока не приведет к пропорциональному увеличению света и может повредить устройство.

4.3 Спектральное распределение

Спектр излучения сосредоточен вокруг 631 нм (доминирующая длина волны) с типичной полушириной 15 нм, создавая насыщенный красный цвет.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Устройство соответствует стандартному форм-фактору корпуса EIA. Детальные чертежи с размерами приведены в спецификации, все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.2 мм. Катод обычно обозначается маркировкой на корпусе или специальной геометрией контактной площадки на ленте. Также указана рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате для инфракрасной или паровой пайки оплавлением, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения и механическую стабильность.

5.2 Упаковка в ленте и на катушке

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481. Ключевые примечания: пустые ячейки для компонентов запечатаны, и допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов ("ламп") на катушке.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль, соответствующий J-STD-020B для бессвинцовых процессов. Критические параметры включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Рекомендуется следовать спецификациям производителя паяльной пасты и рекомендациям JEDEC.

Поскольку конструкция платы, плотность компонентов и характеристики печи различаются, этот профиль следует использовать как общую цель и настраивать для конкретной сборочной линии.

6.2 Ручная пайка (паяльником)

Если необходим ручной ремонт, температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами на одно паяное соединение. Повторная пайка должна выполняться только один раз.

7. Меры предосторожности при хранении и обращении

7.1 Условия хранения

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 70%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Компоненты, подвергшиеся воздействию окружающего воздуха, должны храниться при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%. Настоятельно рекомендуется завершить процесс ИК пайки оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия упаковки.
• Длительное хранение (вне упаковки):Для хранения более 168 часов поместите компоненты в герметичный контейнер с осушителем или в азотный эксикатор. Компоненты, хранившиеся вне упаковки более 168 часов, требуют предварительной просушки при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

7.2 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Погружайте светодиод менее чем на одну минуту при нормальной комнатной температуре. Не используйте неуказанные химические очистители, так как они могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости при управлении несколькими светодиодами крайне важно использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Не рекомендуется подключать светодиоды непосредственно параллельно без индивидуальных резисторов, поскольку небольшие различия в прямом напряжении (Vf) между устройствами могут вызвать значительный дисбаланс тока, приводящий к неравномерной яркости и потенциальному перетоку в некоторых светодиодах. В спецификации показана рекомендуемая схема (Схема A) с последовательным резистором для каждого светодиода.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (72 мВт), поддержание температуры перехода светодиода в указанном диапазоне имеет решающее значение для долгосрочной надежности и стабильности светового потока. Убедитесь, что используется достаточная площадь медного покрытия на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если светодиод работает при номинальном токе или близко к нему, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды.

8.3 Область применения и ограничения

Данный компонент предназначен для использования в стандартном электронном оборудовании. Он не разработан и не сертифицирован для применений, где высокая надежность критически важна для безопасности, например, в авиации, системах управления транспортом, медицинских системах жизнеобеспечения или устройствах безопасности. Для таких применений обязательна консультация с производителем для получения специально сертифицированных компонентов.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями светодиодов, светодиоды на основе AlInGaP предлагают более высокую эффективность и лучшую насыщенность цвета для красного и янтарного цветов. Корпус с рассеивающей линзой обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов, что является преимуществом для применений, требующих освещения большой площади или видимости с нескольких углов, в отличие от узкоугольных светодиодов, используемых для сфокусированных лучей. Совместимость со стандартными процессами ИК пайки оплавлением отличает его от светодиодов, требующих ручной пайки или волновой пайки, что позволяет осуществлять экономичную высокоскоростную сборку.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора использовать при питании 5В?

Используя закон Ома (R = (V_питания - Vf_светодиода) / I_светодиода) и предполагая типичное Vf 2.0В и желаемый ток 20 мА: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Подойдет стандартный резистор 150 Ом. Всегда рассчитывайте, используя максимально возможное Vf (2.4В), чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный номинал в наихудших условиях.

10.2 Можно ли подавать на этот светодиод импульсные токи выше номинального для более ярких вспышек?

Да, в спецификации указан пиковый прямой ток 80 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это можно использовать для достижения более высокой мгновенной яркости в стробоскопических или индикаторных приложениях, но средний ток с течением времени не должен вызывать превышение рассеиваемой мощности 72 мВт.

10.3 Как интерпретировать код сортировки в моем заказе?

Код сортировки (например, R2, S1) соответствует диапазону силы света. При заказе указание кода сортировки гарантирует получение светодиодов с яркостью в пределах этого конкретного диапазона, что важно для единообразия внешнего вида вашего продукта.

11. Практический пример проектирования и использования

11.1 Проектирование панели индикации состояния

Рассмотрим маршрутизатор с несколькими индикаторными светодиодами. Используя этот SMD светодиод, разработчик должен:

1. Выбрать подходящую корзину яркости (например, R2 для средней яркости) на основе требуемой видимости.
2. Спроектировать разводку печатной платы, используя рекомендуемые размеры контактных площадок, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание.
3. Для каждого светодиода рассчитать и установить последовательный токоограничивающий резистор на основе напряжения питания системы (например, 3.3В или 5В).
4. Следовать рекомендуемому профилю ИК пайки оплавлением во время сборки.
5. Если собранную плату необходимо очистить, использовать только изопропиловый спирт.

Такой подход обеспечивает надежную, равномерную и долговечную работу индикаторных огней.

12. Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение включения диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный цвет с длиной волны приблизительно 631 нм. Рассеивающая эпоксидная линза содержит рассеивающие частицы, которые случайным образом изменяют направление испускаемых фотонов, создавая широкий, равномерный угол обзора вместо узкого луча.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться в сторону более высокой световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшенной цветопередачи и уменьшения размеров корпусов, что позволяет создавать более плотные конструкции. Также уделяется внимание повышению надежности при более высоких рабочих температурах и токах. Широкое внедрение бессвинцовой пайки и соответствие RoHS, как видно на примере этого компонента, остается стандартным требованием в глобальном электронном производстве.