Техническая спецификация SMD светодиода желтого цвета с рассеивающей линзой AlInGaP - Угол обзора 120° - Прямое напряжение 1.8-2.4В - Рассеиваемая мощность 72мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD), использующего полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения рассеянного желтого света. Этот компонент, предназначенный для автоматизированной сборки на печатных платах (PCB), отличается миниатюрными размерами, что делает его пригодным для применения в условиях ограниченного пространства в широком спектре электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), совместимость с автоматизированным оборудованием для установки компонентов и пригодность для процессов пайки оплавлением в ИК-печи. Поставляется на стандартных 7-дюймовых катушках с 8-мм перфорированной лентой, что удобно для крупносерийного производства. Компонент предварительно кондиционирован по стандарту чувствительности к влажности JEDEC Level 3. Целевые области применения охватывают телекоммуникационную инфраструктуру, оборудование для офисной автоматизации, бытовую технику, промышленные панели управления и внутренние вывески. Конкретные варианты использования включают индикаторы состояния, символическую подсветку и подсветку передних панелей.

2. Подробный анализ технических параметров

Всестороннее понимание предельных рабочих режимов устройства и его характеристик в стандартных условиях критически важно для надежного проектирования схем.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют предельные уровни воздействия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимально допустимая мощность, которую устройство может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):80 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс.
• Непрерывный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики устройства в нормальных рабочих условиях, измеренные при Ta=25°C и испытательном токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 140,0 мкд до максимум 450,0 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне. Интенсивность измеряется с помощью комбинации датчика и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза (CIE).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Этот широкий угол обзора, определяемый как полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, достигается благодаря рассеивающей линзе, обеспечивая широкий и равномерный рисунок освещения, подходящий для индикаторных применений.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Приблизительно 592 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Указана в диапазоне от 584,5 нм до 594,5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как определяющая цвет (желтый), и она выводится из координат цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 15 нм (типичное значение). Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1,8 В (мин.) до 2,4 В (макс.) при токе 20 мА. Типичное значение находится в этом диапазоне. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования драйвера и выбора источника питания.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5 В. Критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; это испытательное условие предназначено только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства и возможности для разработчиков выбирать светодиоды с близкими характеристиками, устройства сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_f)

Единицы измерения - Вольты (В), измеренные при I_F= 20 мА. Допуск для каждой группы составляет ±0,1 В.

• Группа D2:от 1,8 В (мин.) до 2,0 В (макс.)
• Группа D3:от 2,0 В (мин.) до 2,2 В (макс.)
• Группа D4:от 2,2 В (мин.) до 2,4 В (макс.)

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Единицы измерения - милликанделы (мкд), измеренные при I_F= 20 мА. Допуск для каждой группы составляет ±11%.

• Группа R2:от 140,0 мкд до 180,0 мкд
• Группа S1:от 180,0 мкд до 224,0 мкд
• Группа S2:от 224,0 мкд до 280,0 мкд
• Группа T1:от 280,0 мкд до 355,0 мкд
• Группа T2:от 355,0 мкд до 450,0 мкд

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (W_d)

Единицы измерения - нанометры (нм), измеренные при I_F= 20 мА. Допуск для каждой группы составляет ±1 нм.

• Группа H:от 584,5 нм до 587,0 нм
• Группа J:от 587,0 нм до 589,5 нм
• Группа K:от 589,5 нм до 592,0 нм
• Группа L:от 592,0 нм до 594,5 нм

4. Анализ характеристических кривых

В спецификацию включены типичные характеристические кривые, иллюстрирующие взаимосвязь между различными параметрами. Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Вольт-амперная характеристика (I-V)

Эта кривая показывает зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Для светодиодов AlInGaP эта кривая обычно имеет экспоненциальный характер. Разработчики используют ее для определения необходимого управляющего напряжения для требуемого рабочего тока и расчета рассеиваемой мощности (P_d= V_F* I_F).

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график показывает, как световой поток (I_V) изменяется в зависимости от тока управления (I_F). В рекомендуемом рабочем диапазоне зависимость, как правило, линейна, но насыщается при более высоких токах. Это имеет решающее значение для проектирования схем, где требуется управление яркостью с помощью тока.

4.3 Температурная зависимость

Обычно включаются кривые, показывающие изменение прямого напряжения и силы света в зависимости от температуры окружающей среды. Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода, а прямое напряжение снижается. Эта информация жизненно важна для применений, работающих в экстремальных температурных условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса и полярность

Устройство соответствует отраслевому стандарту корпуса для поверхностного монтажа. Подробные механические чертежи определяют длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и общие допуски (обычно ±0,2 мм). Корпус оснащен рассеивающей линзой для достижения указанного угла обзора 120 градусов. Полярность обозначается маркировкой катода или специальной геометрией контактной площадки на посадочном месте устройства.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставлен шаблон контактных площадок для обеспечения надежной пайки и правильного теплового режима. Это включает рекомендуемые размеры и расстояние между паяльными площадками для предотвращения образования перемычек припоя и обеспечения прочного механического соединения в процессе пайки оплавлением.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль, соответствующий стандарту J-STD-020B для процессов бессвинцовой пайки. Ключевые параметры включают:

• Температура предварительного нагрева:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 10 секунд (рекомендуется не превышать два цикла оплавления).

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции печатной платы, паяльной пасты и печи и должен быть определен соответствующим образом.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует соблюдать следующие ограничения:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение. Это следует выполнять только один раз.

6.3 Условия хранения и обращения

Правильное хранение критически важно для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время пайки оплавлением.

• Герметичная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Использовать в течение одного года.
• Вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60%. Компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный осушитель.
• Прогрев (сушка):Если компоненты находились на воздухе более 168 часов, перед сборкой их необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления влаги.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только указанные растворители. Рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить корпус светодиода.

7. Рекомендации по проектированию приложений

7.1 Метод управления

Светодиоды - это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при управлении несколькими светодиодами их следует подключать последовательно с токоограничивающим резистором или, предпочтительно, питать от источника постоянного тока. Прямое параллельное подключение светодиодов не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (V_F), что может привести к значительному дисбалансу токов и неравномерной яркости.

7.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 72 мВт), правильное тепловое проектирование на печатной плате по-прежнему важно, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току. Чрезмерная температура перехода снизит световой поток и сократит срок службы устройства. Обеспечение достаточной площади меди вокруг паяльных площадок способствует отводу тепла.

7.3 Меры предосторожности при применении

Данный продукт предназначен для использования в стандартном коммерческом и промышленном электронном оборудовании. Требуется специальная консультация для применений, требующих исключительной надежности или где отказ может поставить под угрозу безопасность, например, в авиации, медицинских системах жизнеобеспечения или системах управления транспортом. Разработчики должны строго соблюдать все абсолютные максимальные значения и рекомендуемые рабочие условия.

8. Спецификации упаковки и катушек

Светодиоды поставляются в перфорированной несущей ленте шириной 8 мм, запечатанной покровной лентой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Предоставлены ключевые размерные данные для ячеек ленты и ступицы/фланца катушки для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Ключевыми отличительными особенностями этого желтого светодиода AlInGaP являются сочетание широкого угла обзора 120 градусов (обеспечиваемого рассеивающей линзой) и специфические цветовые свойства материала AlInGaP, который, как правило, обеспечивает высокую световую эффективность и хорошую стабильность цвета в зависимости от температуры и тока по сравнению с некоторыми другими технологиями получения желтого свечения. Детальная система сортировки по V_F, I_V и λ_d позволяет осуществлять точный выбор для применений, критичных к цвету или яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (координаты CIE), и представляет собой единственную длину волны чистого спектрального цвета, соответствующего воспринимаемому цвету светодиода. Для целей проектирования доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 30 мА?

Да, 30 мА постоянного тока - это максимальный номинальный непрерывный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и надежности часто целесообразно работать ниже абсолютного максимума, например, при типичном испытательном токе 20 мА. Фактический ток управления должен определяться на основе требуемой яркости и тепловых условий применения.

10.3 Почему существует строгое ограничение по времени на пайку оплавлением после вскрытия упаковки?

Корпуса для поверхностного монтажа могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса или расслоению внутренних интерфейсов - отказ, известный как "вспучивание". Срок годности 168 часов - это максимальное рекомендуемое время воздействия, в течение которого этот риск контролируется, при условии хранения в указанных пределах температуры и влажности.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели состояния для сетевого маршрутизатора.Панель требует, чтобы несколько желтых индикаторных светодиодов были равномерно яркими. Разработчик выбирает светодиоды из одной группы по силе света (например, группа T1: 280-355 мкд), чтобы обеспечить минимальные визуальные различия. Для упрощения конструкции источника питания выбираются светодиоды из более узкой группы по прямому напряжению (например, группа D3: 2,0-2,2 В). Светодиоды управляются в последовательной цепочке от шины 12 В с использованием драйвера постоянного тока, установленного на 20 мА, что обеспечивает одинаковый ток через каждый светодиод и идеальное соответствие яркости. Широкий угол обзора 120 градусов гарантирует четкую видимость индикаторов под разными углами в офисной среде. Разводка печатной платы включает рекомендуемую геометрию контактных площадок и небольшой тепловой мостик к земляной полигоне для отвода тепла.

12. Принцип работы

Данный светодиод основан на гетероструктуре из полупроводникового материала арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее энергию запрещенной зоны материала, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют с излучением. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, соответствует фотонам в желтом диапазоне длин волн (приблизительно 590 нм). Рассеивающая эпоксидная линза, инкапсулирующая полупроводниковый кристалл, рассеивает излучаемый свет, расширяя диаграмму направленности от узкого луча до указанного угла обзора 120 градусов, создавая более рассеянный и равномерный вид, подходящий для индикаторных применений.

13. Технологические тренды

Технология светодиодов для поверхностного монтажа продолжает развиваться в направлении повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и улучшения цветопередачи. Хотя AlInGaP остается доминирующим материалом для высокоэффективных красных, оранжевых и желтых светодиодов, текущие исследования сосредоточены на оптимизации эпитаксиальных структур и люминофорных систем для дальнейшего повышения пределов эффективности. Тренды в области корпусов включают улучшенные конструкции теплового режима в тех же габаритах и разработку еще более тонких профилей для сверхтонкой потребительской электроники. Стремление к автоматизации и надежности продолжает совершенствовать стандарты для упаковки на лентах и катушках и совместимости с пайкой оплавлением.