Техническая спецификация SMD светодиода оранжевого свечения AlInGaP в корпусе 0603 - Габариты 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 1.8-2.4В - Мощность 72мВт

1. Обзор изделия

В данном документе подробно описаны характеристики высокоэффективного миниатюрного светоизлучающего диода (СИД) для поверхностного монтажа (SMD). Устройство выполнено в стандартном для отрасли корпусе 0603, что делает его пригодным для автоматизированных процессов сборки печатных плат (ПП). Его компактный размер идеально подходит для применений с ограниченным пространством, где требуется надежная индикация состояния или подсветка.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его совместимость с высокопроизводительным автоматизированным оборудованием для установки компонентов и процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, которые являются стандартными в современном электронном производстве. Он изготовлен с использованием полупроводниковой технологии алюминий-индий-галлий-фосфида (AlInGaP), известной своей способностью создавать эффективный и яркий оранжевый свет. Устройство соответствует соответствующим экологическим нормам.

Области его применения охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники, включая, но не ограничиваясь, телекоммуникационное оборудование (например, сотовые телефоны), портативные вычислительные устройства, сетевое оборудование, бытовую технику, а также внутренние вывески или подсветку дисплеев. Его основная функция — индикация состояния или источник света низкого уровня.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный разбор абсолютных пределов и рабочих характеристик устройства. Понимание этих параметров имеет решающее значение для надежного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) в течение очень коротких промежутков времени, например, во время тестирования.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего этот предел, может вызвать немедленный пробой. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -40°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40°C до +100°C. Устройство может храниться без ухудшения характеристик в этих пределах.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, I_F=20мА) и определяют производительность устройства.

• Сила света (I_V):90.0 - 280.0 мкд (милликандела). Это мера воспринимаемой яркости светового потока человеческим глазом. Широкий диапазон управляется через систему сортировки.
• Угол обзора (2θ_1/2):110 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси (прямо перед светодиодом). Угол 110° указывает на широкую диаграмму направленности.
• Длина волны пикового излучения (λ_P):611 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):600 - 612 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет света, полученный из координат цветности. Это ключевой параметр для сортировки по цвету.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (типичное значение). Это указывает на спектральную чистоту, измеряя ширину спектра излучения на половине его максимальной мощности. Меньшее значение указывает на более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):1.8 - 2.4 В. Это падение напряжения на светодиоде при токе испытания 20мА. Оно изменяется в зависимости от тока и температуры.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда устройство находится в обратном смещении в пределах своего максимального параметра.

3. Объяснение системы сортировки

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

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Измерения проводятся при I_F= 20мА. Допуск для каждого бина составляет ±0.1В.

• Бин D2:от 1.8В (Мин.) до 2.0В (Макс.)
• Бин D3:от 2.0В (Мин.) до 2.2В (Макс.)
• Бин D4:от 2.2В (Мин.) до 2.4В (Макс.)

3.2 Сортировка по силе света

Единицы измерения — мкд (милликандела) при I_F= 20мА. Допуск для каждого бина составляет ±11%.

• Бин Q2:от 90 мкд (Мин.) до 112 мкд (Макс.)
• Бин R1:от 112 мкд (Мин.) до 140 мкд (Макс.)
• Бин R2:от 140 мкд (Мин.) до 180 мкд (Макс.)
• Бин S1:от 180 мкд (Мин.) до 220 мкд (Макс.)
• Бин S2:от 220 мкд (Мин.) до 280 мкд (Макс.)

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения — нанометры (нм) при I_F= 20мА. Допуск для каждого бина составляет ±1 нм.

• Бин P:от 600 нм (Мин.) до 603 нм (Макс.)
• Бин Q:от 603 нм (Мин.) до 606 нм (Макс.)
• Бин R:от 606 нм (Мин.) до 609 нм (Макс.)
• Бин S:от 609 нм (Мин.) до 612 нм (Макс.)

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические данные приведены в исходном документе, типичные характеристики таких устройств иллюстрируют ключевые зависимости, важные для проектирования.

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

Вольт-амперная характеристика нелинейна. Прямое напряжение (V_F) увеличивается с ростом тока, но имеет температурный коэффициент — V_Fобычно уменьшается с ростом температуры перехода. Это необходимо учитывать в схемах с постоянным током.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения. Работа при рекомендуемом токе 20мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Температурные характеристики

Производительность светодиода зависит от температуры. Сила света обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Доминирующая длина волны также может незначительно смещаться с температурой, влияя на воспринимаемый цвет, особенно в прецизионных применениях.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному размеру корпуса EIA 0603. Ключевые размеры (в миллиметрах) составляют приблизительно 1.6 мм в длину, 0.8 мм в ширину и 0.6 мм в высоту. Допуски обычно составляют ±0.1 мм. Линза прозрачная, оранжевый цвет создается полупроводниковым кристаллом AlInGaP внутри.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлена контактная площадка для инфракрасной или паровой пайки оплавлением. Этот рисунок разработан для обеспечения правильного формирования паяного соединения, самоцентрирования во время оплавления и надежного механического крепления. Следование рекомендуемой геометрии контактных площадок критически важно для предотвращения "эффекта надгробия" или плохих паяных соединений.

5.3 Определение полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто зеленым оттенком на соответствующей стороне корпуса или небольшим вырезом. Трафаретная печать и посадочное место на печатной плате должны четко указывать полярность, чтобы предотвратить неправильную установку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Устройство совместимо с бессвинцовыми процессами инфракрасной пайки оплавлением. Упоминается рекомендуемый профиль, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Рекомендуется следовать спецификациям производителя паяльной пасты.
• Максимальное количество циклов пайки:Два раза.

Профили должны быть охарактеризованы для конкретной сборки печатной платы с учетом толщины платы, плотности компонентов и типа паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка (при необходимости)

Если требуется ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на контактную площадку.
• Ограничение:Только один цикл пайки. Чрезмерный нагрев может повредить внутренний кристалл или пластиковый корпус.

6.3 Условия хранения

Светодиоды являются устройствами, чувствительными к влаге (MSD).

• Запечатанный пакет:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Использовать в течение одного года с даты запечатывания пакета.
• Открытый пакет/воздействие окружающей среды:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. Настоятельно рекомендуется завершить инфракрасную пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней) с момента воздействия окружающего воздуха.
• Длительное воздействие:Если воздействие превышает 168 часов, перед пайкой требуется прокалка при температуре приблизительно 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время оплавления.

6.4 Очистка

Если необходима очистка после пайки, используйте только одобренные спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA) или этиловый спирт. Погружение должно проводиться при нормальной температуре и длиться менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса или линзу.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация на ленте и в катушке

Устройство поставляется упакованным в 8-миллиметровую тисненую транспортную ленту на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Эта упаковка совместима со стандартным автоматизированным оборудованием для сборки SMD.

• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ) для остатков:500 штук.
• Верхняя покрывающая лента:Пустые ячейки для компонентов запечатываются верхней покрывающей лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации, допускается отсутствие не более двух компонентов подряд.

Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для надежной работы и стабильной яркости, особенно при использовании нескольких светодиодов, с каждым светодиодом или каждой параллельной цепочкой светодиодов должен использоваться токоограничивающий резистор. Не рекомендуется питать светодиоды напрямую от источника напряжения без контроля тока, это приведет к нестабильной работе и возможному выходу устройства из строя. Значение последовательного резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F— прямое напряжение светодиода при требуемом токе I_F.

8.2 Особенности проектирования

• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади меди на печатной плате или тепловых переходов может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой поток и срок службы.
• Снижение номинального тока:Для работы при высоких температурах окружающей среды (приближающихся к +85°C) рассмотрите возможность снижения прямого тока для уменьшения внутреннего нагрева.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Хотя явно не указано, что устройство высокочувствительно, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями, такими как фосфид галлия (GaP), светодиоды AlInGaP предлагают значительно более высокую световую отдачу и яркость для оранжевого и красного цветов. Корпус 0603 представляет собой баланс между миниатюризацией и удобством обращения/производства. Существуют корпуса меньшего размера (например, 0402), но они могут быть более сложными для некоторых сборочных линий и имеют несколько иные тепловые характеристики. Широкий угол обзора 110 градусов подходит 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 непрерывно питать этот светодиод током 30 мА?

Да, 30 мА — это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако для оптимальной долговечности и учета возможного теплового роста в применении обычной практикой является проектирование на более низкий ток, например, 20 мА, что обеспечивает запас прочности.

10.2 Почему такой широкий диапазон силы света (90-280 мкд)?

Этот диапазон представляет общий разброс по всему производству. Устройства сортируются в конкретные бины по интенсивности (Q2, R1, R2, S1, S2). Разработчики могут указать требуемый код бина, чтобы обеспечить стабильность яркости в своем продукте. Если конкретная яркость критична, следует указывать бины S1 или S2.

10.3 Что произойдет, если припаять этот светодиод более двух раз?

Превышение максимального рекомендуемого количества циклов пайки (два для оплавления, один для ручной пайки) подвергает устройство кумулятивному термическому напряжению. Это может ухудшить внутренние проводящие соединения, повредить полупроводниковый кристалл или вызвать расслоение пластикового корпуса, что приведет к преждевременному отказу или снижению надежности.

10.4 Всегда ли необходима прокалка, если пакет был открыт в течение недели?

Да. Срок хранения 168 часов (7 дней) является критическим руководством для устройств, чувствительных к влаге. Если компоненты подвергались воздействию окружающих условий сверх этого периода без надлежащего сухого хранения (например, в осушителе), обязательная прокалка (60°C в течение 48 часов) требуется для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения из-за давления пара во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением.

11. Практический пример применения

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния для сетевого маршрутизатора с пятью одинаковыми оранжевыми светодиодными индикаторами.

Шаги проектирования:

1. Выбор параметров:Выберите коды бинов для обеспечения однородности. Например, укажите Бин доминирующей длины волны R (606-609 нм) и Бин силы света S1 (180-220 мкд), чтобы обеспечить равномерный цвет и яркость.
2. Проектирование схемы:Внутреннее логическое питание маршрутизатора составляет 3.3В. Используя типичное V_F2.1В (из бина D3) и целевой I_F20мА, рассчитайте последовательный резистор: R = (3.3В - 2.1В) / 0.020А = 60 Ом. Будет использован стандартный резистор 62 Ом.
3. Разводка печатной платы:Используйте рекомендуемую контактную площадку. Разместите пять светодиодов с одинаковой ориентацией. Включите четкие обозначения полярности на трафаретной печати.
4. Сборка:Убедитесь, что светодиоды используются в течение 168 часов после вскрытия влагозащитного пакета или были правильно прокалены. Следуйте рекомендуемому профилю инфракрасной пайки оплавлением.
5. Результат:Пять индикаторов с визуально согласованным цветом и яркостью, предоставляющих конечному пользователю четкую информацию о состоянии.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды — это полупроводниковые приборы с p-n переходом. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода (активный слой). Когда эти носители заряда (электроны и дырки) рекомбинируют, высвобождается энергия. В светодиоде эта энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активном слое. Для этого оранжевого светодиода материалом является алюминий-индий-галлий-фосфид (AlInGaP), ширина запрещенной зоны которого соответствует свету в оранжевой/красной части видимого спектра. Прозрачная эпоксидная линза служит для защиты полупроводникового кристалла и формирования светового пучка.

13. Тенденции развития технологий

Общая тенденция в индикаторных светодиодах продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), что позволяет достичь той же яркости при более низких токах, снижая энергопотребление системы и тепловыделение. Миниатюризация корпусов также продолжается, корпуса 0402 и даже 0201 становятся более распространенными для крайне ограниченных по пространству конструкций. Кроме того, внимание уделяется улучшению цветовой однородности и расширению диапазона доступных насыщенных цветов за счет достижений в области полупроводниковых материалов и технологии люминофоров. Стремление к автоматизации и надежности в производстве подчеркивает важность компонентов, полностью совместимых со стандартными процессами установки и пайки оплавлением, как это демонстрирует данное устройство.