SMD светодиод RGB с белым рассеивателем, корпус 5630 - Габариты 5.6x3.0x1.9мм - Напряжение 1.8-3.8В - Мощность 0.13Вт - Техническая документация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светодиода в корпусе 5630 с белым рассеивателем. Устройство объединяет три отдельных светоизлучающих чипа в одном корпусе: один красный (AlInGaP), один зеленый (InGaN) и один синий (InGaN). Такая конфигурация позволяет создавать различные цвета путем индивидуального или комбинированного управления чипами. Основная цель разработки — предоставить компактное, надежное и эффективное решение для освещения, подходящее для автоматизированных процессов сборки.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюрный дизайн:Малый форм-фактор идеально подходит для применений с ограниченным пространством на печатных платах (PCB).
• Совместимость с автоматизацией:Конструкция корпуса обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place) и процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что облегчает крупносерийное производство.
• Универсальный цветовой выход:Интегрированные RGB чипы обеспечивают широкий спектр цветов, что делает устройство подходящим для индикации состояния, подсветки и декоративного освещения.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Стандартизированная упаковка:Поставляется на 12-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что соответствует стандартам EIA для эффективного хранения и обработки.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод предназначен для широкого спектра электронного оборудования, где требуется надежная и компактная индикаторная подсветка. Типичные области применения включают:

• Потребительская электроника:Индикаторы состояния в беспроводных телефонах, сотовых телефонах, ноутбуках и бытовой технике.
• Профессиональное и промышленное оборудование:Индикаторы на передних панелях сетевых систем, устройств офисной автоматизации и промышленных панелей управления.
• Дисплеи и вывески:Применения для подсветки сигналов и символов, а также подсветка передних панелей, где требуется рассеянный, равномерный световой поток.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

2.1 Абсолютные максимальные значения

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):Красный: 130 мВт; Зеленый/Синий: 114 мВт. Этот параметр указывает максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА для всех цветов в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это полезно для кратковременных вспышек высокой интенсивности, но не для непрерывной работы.
• Постоянный прямой ток (I_F):Красный: 50 мА; Зеленый/Синий: 30 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -40°C до +85°C; Хранения: от -40°C до +100°C. Эти значения определяют экологические пределы для функционирования устройства и его хранения в нерабочем состоянии.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Измерено при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):Ключевая мера воспринимаемой светоотдачи. Минимальные/Типичные/Максимальные значения: Красный: 560/-/1120 мкд; Зеленый: 1400/-/2800 мкд; Синий: 280/-/560 мкд. Зеленый чип демонстрирует самую высокую типичную светоотдачу.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 120 градусов. Этот широкий угол, обеспечиваемый рассеивающей линзой, дает широкое, равномерное освещение вместо узкого луча, что идеально подходит для индикаторных применений.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Диапазоны: Красный: от 1.8В до 2.6В; Зеленый/Синий: от 2.8В до 3.8В. Более низкое V_Fкрасного чипа характерно для технологии AlInGaP по сравнению с InGaN (зеленый/синий). Разработчики должны учитывать эти различия при проектировании схемы управления.
• Пиковая длина волны (λ_P) и Доминирующая длина волны (λ_d): λ_P— это спектральный пик: Красный ~630нм, Зеленый ~518нм, Синий ~468нм. λ_d— это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, с указанными диапазонами для зеленого (520-530нм) и синего (465-475нм).
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для целей тестирования. Рекомендуется защита схемы (например, последовательный резистор или диод), если возможно обратное напряжение.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по диапазонам характеристик. В данном устройстве используется двумерная система сортировки на основе силы света и доминирующей длины волны.

3.1 Сортировка по силе света

Каждый цветной чип сортируется отдельно на основе его светового потока при 20мА.

• Красный:Диапазоны U2 (560-710 мкд), V1 (710-900 мкд), V2 (900-1120 мкд).
• Зеленый:Диапазоны W2 (1400-1800 мкд), X1 (1800-2240 мкд), X2 (2240-2800 мкд).
• Синий:Диапазоны T1 (280-355 мкд), T2 (355-450 мкд), U1 (450-560 мкд).
• Допуск в пределах каждого диапазона интенсивности составляет +/-11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Применяется к зеленым и синим чипам для контроля оттенка.

• Зеленый:Диапазоны AP (520-525 нм), AQ (525-530 нм).
• Синий:Диапазоны AC (465-470 нм), AD (470-475 нм).
• Допуск в пределах каждого диапазона длины волны составляет +/-1 нм.

3.3 Комбинированный код сортировки (Код на этикетке)

Единый буквенно-цифровой код (например, A1, B4, D2), напечатанный на этикетке катушки, объединяет диапазоны интенсивности для всех трех цветов и диапазоны длины волны для зеленого/синего. Эта таблица соответствия позволяет разработчикам указывать и закупать светодиоды с жестко контролируемыми оптическими характеристиками, обеспечивая визуальную согласованность в конечных продуктах. Например, код 'A1' указывает Красный в диапазоне U2, Зеленый в диапазоне W2 и Синий в диапазоне T1.

4. Механическая информация и упаковка

4.1 Габариты корпуса

Устройство соответствует стандартному посадочному месту 5630. Ключевые размеры (в миллиметрах, допуск ±0.2мм, если не указано иное) включают длину корпуса примерно 5.6мм, ширину 3.0мм и высоту 1.9мм. Подробный чертеж с размерами указывает расположение контактных площадок, форму линзы и маркировку полярности.

4.2 Назначение выводов и полярность

Конфигурация с 6 контактными площадками позволяет независимо подключаться к каждому чипу: Контакты 1 и 6: Синий; Контакты 2 и 5: Зеленый; Контакты 3 и 4: Красный. Катод для каждого чипа обычно указывается на схеме посадочного места. Правильная полярность должна соблюдаться при разводке печатной платы и сборке.

4.3 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для обеспечения правильного формирования паяного соединения, механической стабильности и отвода тепла во время пайки оплавлением. Соблюдение этого рисунка критически важно для выхода годных изделий и долгосрочной надежности.

4.4 Упаковка в ленту и на катушку

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте (ширина 12мм), запечатанной покровной лентой. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 1000 штук. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B, обеспечивая совместимость с автоматизированным сборочным оборудованием.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки, соответствующий J-STD-020B. Этот профиль детализирует критические параметры: предварительный нагрев, выдержку, пиковую температуру оплавления (которая не должна превышать максимальную рабочую температуру светодиода) и скорости охлаждения. Следование этому профилю необходимо для предотвращения теплового удара и повреждения корпуса светодиода или эпоксидной линзы.

5.2 Очистка

Если необходима очистка после сборки, следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химикатов может повредить материал линзы или маркировку корпуса.

5.3 Условия хранения

Запечатанная упаковка:Светодиоды в оригинальном влагозащитном пакете с осушителем должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Рекомендуемый срок хранения в этих условиях составляет один год.
Вскрытая упаковка:После вскрытия влагозащитного пакета компоненты следует использовать незамедлительно. Если хранение необходимо, условия не должны превышать 30°C и 60% RH. Воздействие более высокой влажности может привести к поглощению влаги, что может вызвать \"эффект попкорна\" (растрескивание корпуса) во время пайки оплавлением.

6. Рекомендации по применению и соображения проектирования

6.1 Проектирование схемы управления

Из-за различных прямых напряжений (V_F) красного, зеленого и синего чипов, простое параллельное подключение к общему источнику напряжения не рекомендуется, так как это приведет к неравномерному распределению тока и яркости. Предпочтительный метод — независимое управление каждым цветовым каналом с помощью токоограничивающего резистора или, для лучшей согласованности и управления яркостью, источника постоянного тока или схемы ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

6.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно мала, правильное тепловое проектирование на печатной плате по-прежнему важно для долговечности. Обеспечение достаточной площади меди, соединенной с тепловыми площадками (если таковые имеются) или монтажными площадками устройства, помогает рассеивать тепло, поддерживая более низкие температуры перехода и сохраняя световой поток и срок службы.

6.3 Оптическая интеграция

Белый рассеиватель обеспечивает ламбертовскую диаграмму направленности (широкий угол обзора). Для применений, требующих более направленного света, могут потребоваться вторичная оптика (такая как световоды или внешние линзы). Рассеивающая природа помогает минимизировать горячие точки и обеспечивает равномерный вид при прямом наблюдении.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я подключить все три цвета (RGB) параллельно к одному источнику питания 3.3В?
А: Неэффективно. Прямое напряжение синих и зеленых чипов (мин. 2.8В) близко к 3.3В, оставляя очень малое падение напряжения для токоограничивающего резистора, что делает управление током неточным и чувствительным к колебаниям питания. Красный чип (V_F~2.2В) получит непропорционально высокий ток. Настоятельно рекомендуется независимое управление током для каждого канала.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
А: Пиковая длина волны (λ_P) — это буквально наивысшая точка в спектральном распределении мощности светодиода. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, представляющее единственную длину волны чистого монохроматического света, который казался бы стандартному наблюдателю имеющим тот же цвет (оттенок), что и светодиод. λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

В: Максимальный постоянный ток для зеленого/синего составляет 30мА, но пиковый импульсный ток — 100мА. Могу ли я использовать ШИМ на 100мА?
А: Да, но со строгими ограничениями. Рейтинг 100мА применяется только при очень специфических условиях: длительность импульса 0.1мс и скважность 10% (т.е. светодиод включен на 0.1мс, затем выключен на 0.9мс). Средний ток не должен превышать номинальный постоянный ток. Например, импульс 100мА при скважности 10% дает средний ток 10мА, что безопасно. Превышение длительности импульса или скважности может вызвать перегрев.

В: Как интерпретировать код сортировки на этикетке катушки?
А: Буквенно-цифровой код (например, C5, D1) является перекрестной ссылкой на таблицы в разделах 4.1 и 4.2 спецификации. Вы ищете этот код, чтобы найти конкретный диапазон силы света для красного, зеленого и синего, а также диапазон доминирующей длины волны для зеленого и синего. Это гарантирует, что вы знаете точные характеристики светодиодов на этой катушке.

8. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоцветного индикатора состояния для сетевого маршрутизатора.
Устройству требуются светодиоды для индикации питания (постоянный зеленый), сетевой активности (мигающий зеленый) и состояний ошибки (красный или синий). Один RGB светодиод, такой как LTST-G563EGBW, может выполнять все эти функции, экономя место на печатной плате по сравнению с использованием трех отдельных светодиодов.

Реализация:
1. Выводы GPIO микроконтроллера подключены к трем отдельным управляющим транзисторам (или специализированной микросхеме драйвера светодиодов), каждый из которых управляет одним цветовым каналом RGB светодиода.
2. Для состояния \"Питание включено\" зеленый канал управляется током 10-15мА (значительно ниже его максимума 30мА) для четкой и яркой индикации.
3. Для состояния \"Сетевая активность\" тот же зеленый канал переключается с помощью ШИМ на высокой частоте для создания эффекта мигания, при этом средний ток остается в пределах нормы.
4. Для состояния \"Ошибка\" может быть включен красный канал. Более конкретная \"Критическая ошибка\" может использовать синий канал или комбинацию (например, красный+синий = пурпурный).
5. Широкий угол обзора в 120 градусов рассеивающей линзы обеспечивает видимость состояния с различных углов вокруг маршрутизатора.
6. Указав строгий код сортировки (например, требуя Зеленый в диапазоне X1 и определенный диапазон длины волны), разработчик обеспечивает постоянство цвета и яркости во всех производимых единицах маршрутизаторов.

9. Введение в технологию

Данный светодиод использует две основные технологии полупроводниковых материалов:
Фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP):Используется для красного излучающего чипа. Эта система материалов эффективна для получения света в красной и янтарной части спектра и обычно имеет более низкое прямое напряжение по сравнению со светодиодами на основе InGaN.
Нитрид индия-галлия (InGaN):Используется для зеленых и синих излучающих чипов. Изменяя соотношение индия/галлия в кристаллической структуре, можно настраивать ширину запрещенной зоны и, следовательно, излучаемую длину волны. Достижение высокоэффективного зеленого света с помощью InGaN исторически было более сложной задачей, чем синего, что отражается в различных параметрах производительности (например, прямое напряжение, эффективность) между зеленым и синим чипами, несмотря на использование одного и того же базового материала.

Белый рассеиватель обычно изготавливается из эпоксидной или силиконовой смолы, легированной рассеивающими частицами. Этот рассеивающий материал рандомизирует направление света, излучаемого маленьким чипом, превращая его из узкого направленного луча в широкую ламбертовскую диаграмму направленности, делая всю поверхность линзы равномерно яркой.

10. Тенденции развития

Область SMD светодиодов продолжает развиваться по нескольким ключевым направлениям, актуальным для таких компонентов, как этот:
Повышение эффективности (люмен на ватт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте, дизайне чипов и методах извлечения света неуклонно увеличивают световой поток при заданном входном токе, позволяя создавать более яркие индикаторы или снижать энергопотребление.
Постоянство цвета и сортировка:Достижения в управлении производственными процессами сокращают естественный разброс характеристик светодиодов. Это позволяет ужесточать спецификации сортировки или даже предлагать \"бессортировочные\" продукты, упрощая управление запасами для производителей и обеспечивая превосходную однородность цвета в конечных продуктах.
Миниатюризация и интеграция:Стремление к уменьшению размеров электронных устройств стимулирует создание светодиодов в еще более компактных корпусах. Кроме того, растет уровень интеграции, становятся распространенными более сложные многокристальные корпуса (например, RGBW, адресуемые светодиоды со встроенными драйверами) для упрощения схемотехнического проектирования.
Материалы с высокой надежностью:Разработка более прочных материалов для линз (таких как высокотемпературные силиконы) и структур корпусов повышает устойчивость к термоциклированию, влажности и суровым условиям окружающей среды, расширяя возможные области применения.