SMD светодиод зеленый рассеянный 120° угол обзора - 3.2x1.6x1.1мм - 3.3В - 80мВт - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светоизлучающего диода (LED) с рассеивающей линзой и технологией InGaN (нитрид индия-галлия) для получения зеленого света. Разработанный для автоматизированного монтажа на печатные платы (PCB), этот компонент идеально подходит для применений с ограниченным пространством в различном электронном оборудовании. Его основная функция — служить индикатором состояния, сигнальным источником света или подсветкой передней панели в потребительских, промышленных и коммуникационных устройствах.

Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает процессы высокоскоростного монтажа методом "pick-and-place". Он соответствует отраслевым стандартам, включая RoHS (Ограничение использования опасных веществ), и совместим с процессами пайки оплавлением (IR), что делает его пригодным для современных бессвинцовых производственных линий.

1.1 Ключевые особенности

• Соответствует требованиям RoHS.
• Упакован в 8-мм ленту на катушках 7\" для автоматизированной сборки.
• Стандартный форм-фактор корпуса EIA.
• Совместим с логическими уровнями (совместим с ИС) по требованиям к управлению.
• Разработан для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Выдерживает температурные профили инфракрасной пайки оплавлением.
• Предварительно кондиционирован по уровню чувствительности к влажности JEDEC MSL 3.

1.2 Целевые области применения

• Телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные/сотовые телефоны).
• Устройства офисной автоматизации (например, ноутбуки, сетевые системы).
• Бытовая техника и внутренние световые вывески.
• Индикаторы состояния промышленного оборудования.
• Универсальные сигнальные и символьные светильники.
• Подсветка передней панели.

2. Габаритные размеры и механическая информация

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору SMD корпуса. Критические размеры включают длину корпуса примерно 3.2 мм, ширину 1.6 мм и высоту 1.1 мм с допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Компонент оснащен рассеивающей линзой, которая расширяет диаграмму направленности излучения, а анодные/катодные выводы четко обозначены для правильной ориентации на PCB. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок на PCB для обеспечения оптимального формирования паяных соединений и управления тепловым режимом в процессе пайки оплавлением.

3. Подробный анализ технических параметров

3.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация всегда должна поддерживаться в этих границах.

• Рассеиваемая мощность (Pd):80 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимальный мгновенный прямой ток, допустимый только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный ток для надежной непрерывной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Гарантируется работа 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.

3.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при Ta=25°C и I_F=20мА, что представляет типичные рабочие условия.

• Сила света (I_V):355 - 1120 мкд (милликандела). Световой поток измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза. Широкий диапазон контролируется системой сортировки (бининга).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения. Рассеивающая линза создает этот широкий, равномерный угол обзора.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):523 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):520 - 535 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (зеленый) светодиода, полученная из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм (типичное значение). Это указывает на спектральную чистоту; значение 25 нм характерно для зеленых светодиодов на основе InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):3.3 В (типичное), 3.8 В (макс.). Падение напряжения на светодиоде при токе 20 мА.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для целей тестирования.

4. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения единообразия в применении светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. Конструкторы могут указывать бины в соответствии со своими требованиями к однородности цвета и яркости.

4.1 Ранг прямого напряжения (V_f)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин составляет ±0.1В.

Примеры бинов: D7 (2.8-3.0В), D8 (3.0-3.2В), D9 (3.2-3.4В), D10 (3.4-3.6В), D11 (3.6-3.8В).

4.2 Ранг силы света (I_V)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин составляет ±11%.

Примеры бинов: T2 (355-450 мкд), U1 (450-560 мкд), U2 (560-710 мкд), V1 (710-900 мкд), V2 (900-1120 мкд).

4.3 Ранг доминирующей длины волны (W_d)

Сортировка при I_F=20мА. Допуск на бин составляет ±1 нм.

Примеры бинов: AP (520-525 нм), AQ (525-530 нм), AR (530-535 нм).

5. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые дают представление о поведении устройства в различных условиях. К ним относятся зависимость между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F), которая является экспоненциальной и имеет решающее значение для проектирования схем ограничения тока. Зависимость силы света от прямого тока, как правило, линейна в рабочем диапазоне, но может насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов. Температурная зависимость силы света показывает снижение выходной мощности при повышении температуры перехода, что является критическим фактором для теплового менеджмента в мощных или высокоплотных приложениях. Кривая спектрального распределения центрирована вокруг пиковой длины волны 523 нм с указанной полушириной.

6. Рекомендации по монтажу и обращению

6.1 Процесс пайки

Устройство совместимо с инфракрасной (IR) пайкой оплавлением для бессвинцовых процессов. Предлагаемый профиль, соответствующий J-STD-020B, включает стадию предварительного нагрева (150-200°C, макс. 120 сек), пиковую температуру не выше 260°C и время выше температуры ликвидуса (TAL) не более 10 секунд. Пайка должна быть ограничена максимум двумя циклами оплавления. Для ручного ремонта можно использовать паяльник с максимальной температурой 300°C не более 3 секунд, и только один раз. Соблюдение спецификаций производителя паяльной пасты обязательно.

6.2 Очистка

Если после пайки необходима очистка, следует использовать только указанные спиртовые растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидный корпус.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Как устройство уровня чувствительности к влаге 3 (MSL3), оно имеет срок хранения после вскрытия герметичного влагозащитного пакета 168 часов (1 неделя) в условиях ≤30°C/60% относительной влажности. Для хранения сверх этого срока или вне оригинальной упаковки перед оплавлением требуется прогрев при 60°C не менее 48 часов, чтобы предотвратить растрескивание "попкорном" во время пайки. Для длительного хранения вне пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду.

7. Спецификации упаковки и катушек

Светодиоды поставляются в тисненой несущей ленте шириной 8 мм. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Лента имеет покровную ленту для герметизации ячеек с компонентами. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов на катушке — два.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для обеспечения стабильной яркости и долговечности необходимо использовать источник постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно с источником напряжения. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F=3.3В и желаемый I_F=20мА от источника 5В, R = (5В - 3.3В) / 0.02А = 85 Ом. Подойдет стандартный резистор 82 Ом или 100 Ом. При параллельном подключении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать индивидуальные токоограничивающие резисторы для каждого светодиода, чтобы предотвратить перераспределение тока из-за естественных вариаций V_F.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно мала (80 мВт), эффективная тепловая конструкция на PCB по-прежнему важна, особенно при высоких температурах окружающей среды или в закрытых пространствах. Рекомендуемая разводка контактных площадок на PCB способствует отводу тепла. Обеспечение достаточной площади меди вокруг тепловых площадок и возможное использование тепловых переходных отверстий может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой поток и срок службы устройства.

8.3 Оптическая интеграция

Рассеянный угол обзора 120 градусов обеспечивает широкий, мягкий световой поток, подходящий для индикаторных применений, где требуется видимость с нескольких углов. Для применений со световодами или подсветкой рассеивающий характер линзы может потребовать специального оптического проектирования для достижения желаемой равномерности. Зеленый цвет, определяемый его бином доминирующей длины волны, подходит для индикаторов состояния (например, включение питания, активный режим) и общего освещения, где необходима цветовая дифференциация.

9. Надежность и эксплуатационные примечания

Данный продукт предназначен для стандартного коммерческого и промышленного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать безопасности (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, управление транспортом), необходимы специальная квалификация и консультации с производителем до начала проектирования. Устройство не предназначено для работы в условиях обратного смещения. Превышение предельных эксплуатационных параметров, особенно прямого тока или рассеиваемой мощности, ускорит деградацию и может вызвать катастрофический отказ.

10. Технологический и рыночный контекст

10.1 Основной технологический принцип

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале InGaN (нитрид индия-галлия). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретное соотношение индия и галлия в сплаве определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в зеленом спектре (~523 нм). Рассеивающая линза изготовлена из эпоксидной смолы или силикона со встроенными рассеивающими частицами для расширения угла луча.

10.2 Сравнительные преимущества

По сравнению со старыми технологиями, такими как зеленые светодиоды на основе AlGaInP, InGaN предлагает более высокую эффективность и лучшую стабильность характеристик. SMD корпус обеспечивает значительные преимущества по сравнению с выводными светодиодами: меньшая занимаемая площадь, меньшая высота, пригодность для автоматизированной сборки и лучшая совместимость с массовыми процессами пайки оплавлением, что приводит к снижению общих производственных затрат.

10.3 Отраслевые тенденции

Рынок SMD светодиодов продолжает расти, чему способствуют миниатюризация, требования к энергоэффективности и распространение индикаторных и подсветочных применений в потребительской электронике и устройствах IoT. Тенденции включают дальнейшее повышение световой отдачи (больше светового потока на ватт), ужесточение допусков при сортировке для обеспечения единообразия цвета и яркости в дисплейных приложениях, а также разработку еще более компактных корпусов. Переход на бессвинцовые и бесгалогенные материалы в соответствии с глобальными экологическими нормами также является стандартной практикой.