Техническая спецификация SMD светодиода 0603 зеленого цвета - Габариты 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 2.8-3.8В - Мощность 80мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики миниатюрного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) в стандартном корпусе 0603. Этот компонент предназначен для автоматизированной сборки на печатных платах (PCB) и идеально подходит для применений с ограниченным пространством. Светодиод излучает зеленый свет с использованием полупроводникового материала InGaN (нитрид индия-галлия), обеспечивая яркий и эффективный источник света, подходящий для широкого спектра современного электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его чрезвычайно компактный размер, совместимость с автоматизированными установочными машинами и пригодность для процессов пайки оплавлением в больших объемах. Он разработан в соответствии с требованиями RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Его целевые рынки охватывают потребительскую электронику, телекоммуникации, вычислительную технику и промышленное оборудование. Типичные области применения включают индикаторы состояния, подсветку передних панелей и клавиатур, сигнальную подсветку и декоративное освещение в таких устройствах, как мобильные телефоны, ноутбуки, сетевое оборудование, бытовая техника и внутренние вывески.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

В этом разделе представлена детальная разбивка электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода. Понимание этих параметров имеет решающее значение для надежного проектирования схем и интеграции в систему.

2.1 Абсолютные максимальные характеристики

Абсолютные максимальные характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):80 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать в виде тепла, не превышая его тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый в импульсных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый максимальный непрерывный прямой ток для нормальной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Гарантируется работа светодиода в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без подачи питания в этом диапазоне.

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):450 - 1400 мкд (милликандела). Это мера воспринимаемой яркости светодиода человеческим глазом. Широкий диапазон указывает на то, что устройство доступно в различных группах яркости (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):110 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света, измеренной на оси (0 градусов). Угол 110 градусов указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):518 нм (типично). Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):520 - 535 нм. Это единственная длина волны монохроматического света, которая, по восприятию человеческим глазом, наилучшим образом соответствует цвету светового потока светодиода. Это ключевой параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):35 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света, измеряемую как полная ширина на половине максимума (FWHM) спектра излучения.
• Прямое напряжение (V_F):2.8 - 3.8 В при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток. Диапазон соответствует различным группам напряжения.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Этот параметр в основном используется для тестирования качества.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости, цвету и напряжению.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Светодиоды классифицируются по группам на основе падения прямого напряжения при 20мА. Допуск каждой группы составляет ±0.1В. Группы: D7 (2.8-3.0В), D8 (3.0-3.2В), D9 (3.2-3.4В), D10 (3.4-3.6В) и D11 (3.6-3.8В). Выбор светодиодов из одной группы V_Fпомогает обеспечить равномерную яркость при параллельном соединении нескольких светодиодов.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды сортируются по яркости на пять групп интенсивности, каждая с допуском ±11%. Группы: U1 (450-560 мкд), U2 (560-710 мкд), V1 (710-900 мкд), V2 (900-1120 мкд) и W1 (1120-1400 мкд). Это позволяет выбирать в соответствии с требованиями к яркости для конкретного применения.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (λ_d)

Цвет (оттенок) зеленого света контролируется путем сортировки по доминирующей длине волны с допуском ±1нм на группу. Группы: AP (520-525 нм), AQ (525-530 нм) и AR (530-535 нм). Это обеспечивает цветовую согласованность нескольких светодиодов в дисплее или индикаторной матрице.

4. Анализ характеристических кривых

Графические представления характеристик светодиода дают более глубокое понимание его поведения в различных условиях. В спецификацию включены типичные кривые для следующих зависимостей (см. оригинальный документ для конкретных графиков).

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Она нелинейна, что означает, что небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока. Вот почему светодиоды должны управляться источником с ограничением тока, а не источником постоянного напряжения.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой поток (в мкд) увеличивается с ростом прямого тока. Как правило, зависимость линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Эта кривая демонстрирует тепловую зависимость светового потока. Обычно сила света уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Понимание этого снижения номинальных характеристик критически важно для применений, работающих в условиях высоких температур.

4.4 Спектральное распределение

Этот график показывает относительную оптическую мощность, излучаемую на разных длинах волн. Он центрирован вокруг пиковой длины волны (518 нм) и имеет характерную форму, определяемую полушириной (35 нм).

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном корпусе EIA 0603. Ключевые размеры (в миллиметрах) включают длину корпуса 1.6мм, ширину 0.8мм и высоту 0.6мм. Анодные и катодные выводы четко обозначены. Все размерные допуски составляют ±0.1мм, если не указано иное. Подробный чертеж с размерами приведен в оригинальной спецификации.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для монтажа на печатную плату

Предоставлена диаграмма контактной площадки для проектирования паяльных площадок на печатной плате. Этот шаблон оптимизирован для надежной пайки в процессах ИК-оплавления, обеспечивая правильное формирование паяльного валика и механическую стабильность.

5.3 Определение полярности

Корпус светодиода имеет маркировку или определенную форму (часто выемку или зеленую точку) для идентификации катодного вывода. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемый профиль ИК-оплавления

Для процессов бессвинцовой пайки рекомендуется определенный температурный профиль оплавления, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (150-200°C, макс. 120 сек), максимальную температуру, не превышающую 260°C, и время выше температуры ликвидуса (TAL), соответствующее используемой паяльной пасте. Компонент может выдержать этот профиль максимум два раза.

6.2 Условия хранения

Не вскрытые, чувствительные к влаге устройства должны храниться при ≤30°C и ≤70% относительной влажности и использоваться в течение одного года. После вскрытия влагозащитного пакета светодиоды должны храниться при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Компоненты, подвергшиеся воздействию окружающего воздуха более 168 часов, требуют процедуры прокаливания (примерно 60°C в течение не менее 48 часов) перед оплавлением, чтобы предотвратить "вспучивание" или расслоение во время пайки.

6.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый спирт или изопропиловый спирт, при нормальной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить корпус светодиода.

6.4 Ручная пайка

Если требуется ручная пайка, температура паяльника не должна превышать 300°C, а время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами на вывод. Ручная пайка должна выполняться только один раз.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте шириной 12мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Размеры ленты и катушки соответствуют стандартам ANSI/EIA-481 для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием.

7.2 Минимальный объем заказа

Стандартное количество упаковки - 4000 штук на катушку. Минимальное количество упаковки в 500 штук доступно для остаточных количеств.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Для обеспечения стабильной яркости, особенно при параллельном использовании нескольких светодиодов, каждый светодиод должен управляться своим собственным токоограничивающим резистором, включенным последовательно. Управление светодиодами непосредственно с вывода микроконтроллера требует обеспечения того, чтобы токовая нагрузочная способность вывода и общее V_Fцепочки светодиодов находились в пределах ограничений по напряжению системы.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы установить рабочий ток на уровне 20мА или менее для непрерывной работы.
• Тепловой менеджмент:Несмотря на малый размер корпуса, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току, для поддержания производительности и долговечности.
• Защита от ЭСР:Хотя это явно не указано, во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с полупроводниковыми устройствами для защиты от электростатического разряда (ЭСР).

9. Техническое сравнение и отличия

Этот зеленый светодиод 0603, основанный на технологии InGaN, предлагает несколько ключевых преимуществ. По сравнению со старыми технологиями, такими как AlGaInP (используется для красного/желтого), InGaN обеспечивает более высокую эффективность и яркость для зеленых и синих длин волн. Корпус 0603 является одним из самых маленьких стандартных корпусов для SMD светодиодов, что обеспечивает значительную экономию места по сравнению с более крупными корпусами, такими как 0805 или 1206. Его широкий угол обзора 110 градусов делает его подходящим для применений, требующих широкой видимости, в отличие от светодиодов с узким углом, используемых для направленного освещения.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли питать этот светодиод напрямую от источника 5В?

Нет. Прямое подключение источника 5В к светодиоду вызовет чрезмерный ток, что, скорее всего, мгновенно разрушит его. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, V_F3.2В и желаемом I_F20мА: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 91 Ом или 100 Ом.

10.2 Почему такой широкий диапазон силы света (450-1400 мкд)?

Этот диапазон представляет общий разброс по всему производству. В процессе сортировки (раздел 3.2) светодиоды сортируются по конкретным, более узким диапазонам яркости (например, U1, V2, W1). Разработчики могут указать конкретный код группы при заказе, чтобы гарантировать получение светодиодов с согласованной и предсказуемой яркостью для своего применения.

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

Пиковая длина волны (λ_P) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность, измеряемую спектрометром. Доминирующая длина волны (λ_d) - это психофизическая мера; это единственная длина волны монохроматического света, которая будет восприниматься человеческим глазом как имеющая тот же цвет, что и широкополосное излучение светодиода. λ_dболее актуальна для спецификации цвета в визуальных приложениях.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многосветодиодной панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора.Панель требует 10 зеленых светодиодов для индикации активности связи на разных портах. Равномерность яркости и цвета критически важна для профессионального внешнего вида.

1. Выбор компонентов:Укажите светодиоды из одной группы интенсивности (например, V1: 710-900 мкд) и одной группы доминирующей длины волны (например, AQ: 525-530 нм), чтобы обеспечить визуальную согласованность.
2. Проектирование схемы:Спроектируйте десять идентичных схем управления, каждая из которых состоит из светодиода, включенного последовательно с токоограничивающим резистором. Подключите каждую схему между выводом GPIO микроконтроллера и землей. Значение резистора рассчитывается на основе выходного высокого уровня напряжения микроконтроллера (например, 3.3В) и типичного V_Fсветодиода из его группы напряжения.
3. Разводка печатной платы:Используйте рекомендуемый шаблон контактной площадки. Обеспечьте достаточное расстояние между светодиодами для равномерного распределения света и предотвращения тепловых помех.
4. Сборка:Следуйте рекомендациям по профилю ИК-оплавления. После сборки при необходимости очистите с помощью изопропилового спирта.

12. Введение в принцип работы

Светодиод - это полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию. В обычном диоде эта энергия высвобождается в виде тепла. В светодиоде полупроводниковый материал (в данном случае InGaN) выбран таким образом, что эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Широкий угол обзора достигается за счет геометрии светодиодного кристалла и свойств линзы-корпуса.

13. Тенденции развития

Общая тенденция для SMD светодиодов в индикаторных применениях - переход к еще меньшим размерам корпусов (например, 0402, 0201) для обеспечения более высокой плотности компоновки печатных плат. Существует постоянное стремление к увеличению световой отдачи (больше светового потока на единицу потребляемой электрической мощности) и улучшению цветовой согласованности за счет ужесточения допусков при сортировке. Кроме того, достижения в области материалов корпусов направлены на повышение надежности при более высокотемпературных профилях оплавления и улучшение устойчивости к воздействию окружающей среды, такой как влага и термоциклирование.