Техническая спецификация SMD светодиода с рассеивающей линзой, желтый, AlInGaP, угол обзора 120°, 50 мА, 3550 мкд

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Устройство оснащено рассеивающей линзой и использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения желтого света. Оно спроектировано для совместимости с автоматизированными процессами сборки, включая оборудование для захвата и установки, а также пайку оплавлением в инфракрасном диапазоне, что делает его пригодным для крупносерийного производства. Корпуса поставляются на стандартной 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется, и её следует избегать для обеспечения надежной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):182 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (IFP):100 мА. Это максимально допустимый ток в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 1 мс). Он выше, чем номинальный постоянный ток, из-за снижения среднего нагрева.
• Постоянный прямой ток (IF):70 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой и повредить p-n-переход светодиода.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство должно корректно работать.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и представляют типичные характеристики в указанных условиях испытаний.

• Сила света (Iv):Диапазон от 1400 мкд (мин.) до 3550 мкд (тип. макс.) при прямом токе (IF) 50 мА. Это измерение воспринимаемой яркости источника света в определенном направлении (вдоль оси). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, соответствующим фотопической реакции человеческого глаза (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого (на оси) значения. Широкий угол обзора, такой как 120°, указывает на диффузную диаграмму направленности излучения, что подходит для применений, требующих освещения большой площади, а не сфокусированного луча.
• Пиковая длина волны излучения (λP):591 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности излучаемого света максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 584.5 нм до 594.5 нм при IF=50мА. Это колориметрическая величина, полученная из цветовой диаграммы МКО. Она представляет собой длину волны монохроматического света, который человеческий глаз воспринимает как имеющий тот же цвет, что и свет светодиода. Это ключевой параметр для определения точки желтого цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (тип.). Это ширина спектра излучения на половине его максимальной мощности (полная ширина на половине максимума, FWHM). Значение 15 нм указывает на относительно узкополосное желтое излучение, характерное для технологии AlInGaP.
• Прямое напряжение (VF):2.2 В (тип.) при IF=50мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе. Это критически важный параметр для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (макс.) при VR=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает при приложении указанного обратного напряжения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по цвету, яркости и напряжению.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Сортировка проводится в условиях испытаний IF = 50мА. Допуск в пределах каждой корзины составляет +/-0.1В.

• D2:1.80В (Мин.) - 2.00В (Макс.)
• D3:2.00В (Мин.) - 2.20В (Макс.)
• D4:2.20В (Мин.) - 2.40В (Макс.)
• D5:2.40В (Мин.) - 2.60В (Макс.)

3.2 Сортировка по силе света

Сортировка проводится в условиях испытаний IF = 50мА. Допуск в пределах каждой корзины составляет +/-11%.

• W2:1400 мкд (Мин.) - 1800 мкд (Макс.)
• X1:1800 мкд (Мин.) - 2240 мкд (Макс.)
• X2:2240 мкд (Мин.) - 2800 мкд (Макс.)
• Y1:2800 мкд (Мин.) - 3550 мкд (Макс.)

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Сортировка проводится в условиях испытаний IF = 50мА. Допуск в пределах каждой корзины составляет +/-1нм. Это напрямую контролирует оттенок желтого цвета.

• H:584.5 нм (Мин.) - 587.0 нм (Макс.)
• J:587.0 нм (Мин.) - 589.5 нм (Макс.)
• K:589.5 нм (Мин.) - 592.0 нм (Макс.)
• L:592.0 нм (Мин.) - 594.5 нм (Макс.)

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики (например, Рисунок 1 для спектрального выхода, Рисунок 5 для угла обзора), предоставленные данные позволяют проанализировать ключевые зависимости.

• Зависимость силы света от тока (I-Iv кривая):Сила света указана при 50мА. Как правило, для светодиодов AlInGaP световой выход увеличивается сублинейно с ростом тока. Работа выше рекомендуемого постоянного тока может привести к повышенному нагреву, снижению эффективности и ускоренной деградации.
• Температурная зависимость:Сила света и прямое напряжение светодиодов чувствительны к температуре. Интенсивность, как правило, уменьшается с ростом температуры перехода. Прямое напряжение обычно имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь примерно на 2 мВ/°C для AlInGaP. Конструкции должны учитывать тепловое управление для поддержания стабильных оптических характеристик.
• Спектральное распределение:С типичным пиком на 591 нм и полушириной 15 нм, излучение сосредоточено в желтой области видимого спектра. Корзины по доминирующей длине волны (от H до L) обеспечивают постоянство цвета, группируя светодиоды с очень близкими цветовыми координатами.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса устройства

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса SMD по стандарту EIA. Подробные чертежи с размерами приведены в спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Ключевые особенности включают общую длину, ширину и высоту, а также расположение и размер контактных площадок и структуру линзы. Допуск составляет ±0.2 мм, если не указано иное.

5.2 Идентификация полярности

В спецификации приведена диаграмма, указывающая выводы катода и анода. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки. Катод обычно помечен выемкой, зеленой меткой или более коротким выводом/контактом на нижней стороне корпуса.

5.3 Упаковка в ленту и на катушку

Устройство поставляется в формованной несущей ленте с защитной покровной лентой.

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:2000 штук.
• Минимальный заказ остатков (MOQ):500 штук.
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами пайки оплавлением в инфракрасном диапазоне (IR). Предоставлен рекомендуемый профиль, соответствующий JEDEC J-STD-020B для бессвинцовой пайки.

• Температура предварительного нагрева:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура корпуса:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Рекомендуемое время указано на графике профиля (обычно 60-90 секунд).
• Максимальное количество проходов:Два раза.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность.

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки на контактную площадку:Максимум 3 секунды.
• Максимальное количество раз:Только один раз на соединение.

6.3 Хранение и обращение

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Использовать в течение одного года.
• Вскрытая упаковка:Компоненты, подвергшиеся воздействию окружающего воздуха, должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия влагозащитного пакета.
• Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев (сушка):Если компоненты находились на воздухе более 168 часов, перед пайкой необходимо прогреть их при температуре примерно 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа \"попкорн\" во время оплавления.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после сборки, используйте только одобренные растворители.

• Рекомендуемые растворители:Этиловый спирт или изопропиловый спирт.
• Процедура:Погружать при нормальной температуре менее одной минуты. Не использовать ультразвуковую очистку, если не подтверждена её безопасность для корпуса.
• Предупреждение:Не используйте неуказанные химические жидкости, так как они могут повредить линзу светодиода или материал корпуса.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Для обеспечения стабильной работы и долговечности необходим механизм ограничения тока.

• Последовательный резистор (Схема A):Самый распространенный и рекомендуемый метод. Резистор (R) включается последовательно со светодиодом. Его значение рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc - напряжение питания, VF - прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение из корзины для расчета тока в наихудшем случае), а IF - желаемый рабочий ток (например, 20мА, 50мА). Этот метод обеспечивает отличную стабилизацию тока для каждого светодиода и прост в реализации.
• Предупреждение о параллельном подключении:Не рекомендуется подключать несколько светодиодов непосредственно параллельно с одним токоограничивающим резистором (Схема B). Небольшие различия в прямом напряжении (VF) между отдельными светодиодами, даже в пределах одной корзины, вызовут значительный дисбаланс в распределении тока. Один светодиод может потреблять большую часть тока, что приведет к перегреву и преждевременному выходу из строя, в то время как другие будут тусклыми. Всегда используйте отдельный последовательный резистор для каждого светодиода или применяйте активный драйвер постоянного тока.

7.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика, эффективная тепловая конструкция имеет решающее значение для поддержания производительности и надежности.

• Разводка печатной платы:Используйте достаточную площадь меди (тепловые площадки или полигоны), подключенную к контактным площадкам светодиода, чтобы они действовали как радиатор и отводили тепло от устройства.
• Температура окружающей среды:Убедитесь, что рабочая температура окружающей среды находится в указанном диапазоне. Учитывайте тепло, выделяемое другими компонентами на плате.
• Снижение номинального тока:Для работы при высоких температурах окружающей среды (приближающихся к +85°C) рассмотрите возможность снижения рабочего тока для уменьшения температуры перехода и предотвращения ускоренного снижения светового потока.

7.3 Типичные сценарии применения

Сочетание рассеивающей линзы, широкого угла обзора и желтого цвета делает этот светодиод подходящим для различных применений:

• Индикаторы состояния и сигнальные лампы:Включение/выключение питания, режим ожидания, активность системы, предупреждающие индикаторы в потребительской электронике, промышленных панелях управления и приборах.
• Подсветка:Краевая или прямая подсветка для надписей на мембранных переключателях, клавиатурах и передних панелях, где требуется равномерное широкоугольное освещение.
• Автомобильное внутреннее освещение:Предупреждающие огни, подсветка переключателей и общее фоновое освещение (при условии соответствия конкретным автомобильным стандартам).
• Вывески и декоративное освещение:Акцентное освещение в архитектурных элементах или декоративных дисплеях.

8. Введение в технологию и тенденции

8.1 Технология AlInGaP

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP). AlInGaP особенно эффективен для получения света в красной, оранжевой, янтарной и желтой областях спектра. Ключевые преимущества включают высокую световую отдачу (люмен на ватт) и хорошую чистоту цвета (узкая спектральная ширина) для этих цветов по сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP). Материальная система позволяет точно настраивать ширину запрещенной зоны, а следовательно, и излучаемую длину волны, путем регулировки соотношения составляющих элементов.

8.2 Рассеивающая линза vs. Прозрачная линза

Материал рассеивающей (матовой) линзы содержит рассеивающие частицы. Когда свет от крошечного полупроводникового кристалла проходит через эту линзу, он рассеивается во многих направлениях. Это приводит к гораздо более широкому углу обзора (в данном случае 120°) и более равномерному, мягкому внешнему виду с уменьшенным бликом и без видимого \"горячего пятна\" от кристалла. Это контрастирует с прозрачной (водопрозрачной) линзой, которая создает более сфокусированный луч с более узким углом обзора и отчетливой яркой центральной точкой.

8.3 Отраслевые тенденции

Общая тенденция в SMD светодиодах направлена в сторону повышения эффективности, надежности и уменьшения размеров корпусов. Хотя данная спецификация представляет собой зрелый и надежный продукт, новые разработки в области желтых светодиодов с люминофорным преобразованием (использующих синий кристалл с желтым люминофором) могут предложить различные компромиссы в эффективности, цветопередаче и стоимости. Кроме того, достижения в области материалов корпусов и методов теплового управления продолжают расширять пределы плотности мощности и срока службы для всех светодиодных технологий. Стремление к миниатюризации также приводит к еще меньшим размерам корпусов при сохранении или улучшении светового потока.