Техническая спецификация (Datasheet) оранжевого SMD светодиода - Корпус EIA - Обратное напряжение 5В - Мощность 75мВт - Доминирующая длина волны 605нм

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокояркого поверхностного оранжевого светодиода, использующего технологию чипа AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Устройство разработано для совместимости с автоматизированными процессами сборки и инфракрасной пайкой оплавлением, что делает его пригодным для крупносерийного производства. Это экологически чистое изделие, соответствующее директиве RoHS, поставляемое на 8-миллиметровой ленте в катушках диаметром 7 дюймов.

1.1 Ключевые преимущества

• Сверхъяркий выход:Обеспечивает высокую силу света в компактном корпусе.
• Совместимость с процессами:Разработан для использования с автоматическим оборудованием для установки и стандартными профилями инфракрасной пайки оплавлением.
• Совместимость с ИС:Подходит для прямого сопряжения с интегральными схемами.
• Стандартизированный корпус:Соответствует стандартным размерам EIA (Альянса электронной промышленности).

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод предназначен для использования в общей электронной аппаратуре, включая, но не ограничиваясь, индикаторы состояния, подсветку, освещение панелей и декоративную подсветку в потребительской электронике, офисном оборудовании и устройствах связи.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт при Ta=25°C.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):80 мА (импульсный, скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока.
• Коэффициент снижения номинала:0.4 мА/°C линейно от температуры окружающей среды 50°C.
• Обратное напряжение (V_R):5 В.
• Диапазон рабочих температур (T_раб):от -30°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения (T_хр):от -40°C до +85°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 5 секунд.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные параметры производительности измеряются при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и прямом токе (I_F) 5мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 11.2 мкд до максимум 71.0 мкд, с типичными значениями, определяемыми кодами бинов.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Обычно 611 нм.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 597 нм до 612 нм, с типичным значением 605 нм. Это определяет воспринимаемый цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Приблизительно 17 нм, что указывает на спектральную чистоту излучаемого оранжевого света.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.3 В, максимум 2.3 В при I_F=5мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В.
• Емкость (C):Обычно 40 пФ, измерено при смещении 0В и частоте 1 МГц.

3. Объяснение системы бинов

Сила света светодиодов сортируется по бинам для обеспечения однородности в производственной партии. Код бина определяет минимальную и максимальную силу света, измеренную при 5мА.

• Код бина L:11.2 мкд (Мин) до 18.0 мкд (Макс)
• Код бина M:18.0 мкд до 28.0 мкд
• Код бина N:28.0 мкд до 45.0 мкд
• Код бина P:45.0 мкд до 71.0 мкд

К каждому бину интенсивности применяется допуск +/-15%. Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с требуемым уровнем яркости для их применения.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации указаны ссылки на конкретные графики (например, Рис.1, Рис.6), типичные тенденции производительности можно вывести из параметров:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Светодиод демонстрирует характерную экспоненциальную зависимость тока от напряжения. Указанное V_F~2.3В при 5мА является типичной рабочей точкой.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Интенсивность обычно увеличивается с ростом прямого тока, но работа должна оставаться в пределах абсолютных максимальных параметров, чтобы предотвратить повреждение и потерю эффективности.
• Зависимость от температуры:Световой выход обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Коэффициент снижения номинала для прямого тока (0.4 мА/°C выше 50°C) имеет решающее значение для теплового управления в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:Спектр излучения сосредоточен вокруг 605-611 нм (оранжевый) с относительно узкой полушириной 17 нм, обеспечивая насыщенный цвет.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном поверхностном корпусе, соответствующем стандарту EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Линза прозрачная.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

В спецификации приведены рекомендуемые размеры контактных площадок для пайки, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения и механическую стабильность во время оплавления. Полярность указывается маркировкой на корпусе или конструкцией катодной/анодной площадки (см. чертеж корпуса). Правильное подключение полярности необходимо для работы устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для бессвинцовых (SnAgCu) процессов пайки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Повышение температуры до 120-150°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 5 секунд при пиковой температуре.

Соблюдение этого профиля критически важно для предотвращения термического повреждения корпуса светодиода и внутреннего кристалла.

6.2 Хранение и обращение

• Условия хранения:Рекомендуется не превышать 30°C и 70% относительной влажности.
• Чувствительность к влаге:Светодиоды, извлеченные из оригинальной упаковки, должны быть пропаяны оплавлением в течение одной недели. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотную среду. Если хранить без упаковки более 672 часов, рекомендуется прогрев при 60°C в течение 24 часов перед сборкой.
• Очистка:При необходимости очищайте только этиловым или изопропиловым спиртом при комнатной температуре менее одной минуты. Избегайте не указанных химикатов.

7. Упаковка и информация для заказа

• Лента и катушка:Поставляется на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте в катушках диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарт упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Пустые ячейки запечатаны покровной лентой.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (Схема A). Не рекомендуется прямое параллельное включение светодиодов без индивидуальных резисторов (Схема B), так как небольшие различия в характеристиках прямого напряжения (V_F) между отдельными светодиодами могут вызвать значительные различия в распределении тока и, следовательно, яркости.

8.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Данное устройство чувствительно к электростатическому разряду. Повреждение от ЭСР может проявляться как высокий обратный ток утечки, низкое прямое напряжение или отсутствие свечения при низких токах. Меры предосторожности включают:

• Использование токопроводящих браслетов или антистатических перчаток.
• Обеспечение надлежащего заземления всего оборудования, рабочих мест и стеллажей для хранения.
• Использование ионизаторов для нейтрализации статического заряда на линзе светодиода.

Для проверки на возможное повреждение ЭСР убедитесь, что светодиод загорается, и измерьте его прямое напряжение (V_F) при низком токе (например, 0.1мА). \"Исправный\" светодиод AlInGaP должен иметь V_F> 1.4В при этих условиях.

8.3 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 75мВт), правильная разводка печатной платы и, при необходимости, тепловые переходные отверстия могут помочь рассеять тепло, особенно при работе в условиях высокой температуры окружающей среды или близко к максимальному номинальному току. Соблюдайте кривую снижения номинала тока выше температуры окружающей среды 50°C.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия), этот светодиод на основе AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность и яркость для оранжевого спектра. Прозрачная линза, в отличие от рассеивающей или тонированной, максимизирует световой поток. Его совместимость со стандартными процессами поверхностного монтажа и пайки оплавлением обеспечивает преимущество в стоимости по сравнению с устройствами, требующими ручной пайки или специального обращения.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую от логического выхода 3.3В или 5В?

Нет, без токоограничивающего резистора. Типичное прямое напряжение составляет ~2.3В. Подключение его напрямую к источнику напряжения выше V_Fвызовет чрезмерный ток, что может разрушить светодиод. Всегда используйте последовательный резистор, рассчитанный по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

10.2 Почему существует система бинов для силы света?

Производственные вариации вызывают небольшие различия в световом потоке. Биннинг сортирует светодиоды на группы с аналогичными характеристиками, позволяя разработчикам выбирать постоянный уровень яркости для своего продукта и избегать видимых различий между соседними светодиодами.

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

Пиковая длина волны (λ_P) — это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально (типично 611 нм). Доминирующая длина волны (λ_d) выводится из диаграммы цветности CIE и представляет собой единую длину волны чистого спектрального цвета, соответствующего воспринимаемому цвету светодиода (типично 605 нм). Доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикаторов состояния с 10 равномерно яркими оранжевыми светодиодами, питаемыми от шины 5В.
Шаги проектирования:
1. Выбор бина:Выберите бин \"M\" для средней интенсивности 18-28 мкд.
2. Установка рабочего тока:Выберите I_F= 5мА (условие тестирования для бинов, обеспечивает указанную яркость).
3. Расчет последовательного резистора:R = (5В - 2.3В) / 0.005А = 540 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 560 Ом).
4. Мощность на светодиод:P = V_F* I_F≈ 2.3В * 0.005А = 11.5 мВт, что значительно ниже предела 75мВт.
5. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок. Разместите все 10 светодиодов с их индивидуальными резисторами 560 Ом параллельно от шины 5В к земле.
6. Сборка:Следуйте рекомендуемому профилю ИК пайки оплавлением. Храните открытые катушки в сухом шкафу, если они не используются немедленно.

12. Введение в технологический принцип

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале AlInGaP, выращенном на подложке. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, в оранжевом спектре (~605 нм). Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл и способствует извлечению света.

13. Отраслевые тенденции

Общая тенденция в SMD светодиодах направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветовой однородности за счет более узкого бининга и повышение надежности в условиях более высоких температур и токов. Также уделяется внимание повышению совместимости с бессвинцовыми высокотемпературными процессами пайки оплавлением. Миниатюризация продолжается, но для стандартных индикаторных применений корпуса, подобные этому стандарту EIA, остаются популярными благодаря своей надежности, удобству обращения и хорошо налаженной инфраструктуре сборки.