Техническая спецификация SMD светодиода трёхцветного белого рассеянного - Корпус 3.5x3.2x1.9мм - Напряжение 1.8-3.7В - Мощность 0.56-0.89Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного трёхцветного светодиода для поверхностного монтажа. Устройство объединяет красный, зелёный и синий полупроводниковые кристаллы в одном корпусе с белой рассеивающей линзой, что позволяет создавать широкий спектр цветов при раздельной или комбинированной работе. Разработанный для автоматизированных процессов сборки, он идеально подходит для применений с ограниченным пространством, требующих индикации состояния, подсветки или символического освещения.

1.1 Ключевые преимущества

• Соответствует экологическим стандартам RoHS.
• Упакован на 12-мм ленту для катушек диаметром 7 дюймов, совместим с высокоскоростным оборудованием для установки компонентов.
• Стандартный посадочный размер EIA обеспечивает совместимость проектов.
• Уровни управления, совместимые с интегральными схемами (ИС).
• Выдерживает процессы пайки ИК-оплавлением, подходит для бессвинцовой сборки.
• Предварительно кондиционирован по стандарту чувствительности к влажности JEDEC Level 3 для обеспечения надёжности.

1.2 Целевые рынки

Данный компонент подходит для широкого спектра электронного оборудования, включая, но не ограничиваясь, устройствами связи (беспроводные/сотовые телефоны), портативными вычислительными системами (ноутбуки), сетевыми системами, бытовой техникой, промышленными панелями управления и приложениями для внутренней вывески, где требуется многоцветная индикация или освещение.

2. Технические параметры: Подробное объективное толкование

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Зависит от цвета: Зелёный: 740 мВт, Красный: 560 мВт, Синий: 888 мВт. Этот параметр определяет максимальную мощность, которую светодиод может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):Измеряется в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Зелёный/Красный: 400 мА, Синий: 500 мА.
• Постоянный прямой ток (I_F):Максимально допустимый постоянный ток. Зелёный/Красный: 200 мА, Синий: 240 мА.
• Диапазон рабочих температур:-40°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:-40°C до +100°C.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для производительности и долговечности светодиода.

• Максимальная температура перехода (T_j):Зелёный/Синий: 125°C, Красный: 115°C. Полупроводниковый кристалл не должен превышать эту температуру.
• Тепловое сопротивление, переход-окружающая среда (R_θJA):Зелёный: 70 °C/Вт, Красный/Синий: 40 °C/Вт. Это значение показывает, насколько эффективно тепло отводится от кристалла к окружающему воздуху. Более низкое значение означает лучшие тепловые характеристики. Более высокое значение для зелёного кристалла может потребовать более тщательного теплового расчёта в высокомощных приложениях.

2.3 Электрические и оптические характеристики

Измерено при Ta=25°C при указанных испытательных токах (Красный: 150мА, Зелёный/Синий: 120мА).

• Сила света (I_v):Воспринимаемая яркость. Зелёный: 8000-17000 мкд, Красный: 5500-13000 мкд, Синий: 1500-3200 мкд. Человеческий глаз менее чувствителен к синему свету, что приводит к более низким значениям мкд при схожей излучаемой мощности.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 120 градусов. Этот широкий угол, обеспечиваемый рассеивающей линзой, даёт равномерное, ненаправленное световое излучение, подходящее для подсветки панелей.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Определяет воспринимаемый цвет. Зелёный: 515-530 нм, Красный: 615-630 нм, Синий: 448-463 нм.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально. Обычно: Зелёный: 521 нм, Красный: 631 нм, Синий: 445 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Ширина полосы излучаемого света. Обычно: Зелёный: 30 нм, Красный: 20 нм, Синий: 25 нм.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при испытательном токе. Зелёный/Синий: 2.7-3.7 В, Красный: 1.8-2.8 В. Красный кристалл, обычно на основе AlInGaP, имеет более низкую ширину запрещённой зоны и, следовательно, более низкое прямое напряжение по сравнению с зелёными и синими кристаллами на основе InGaN.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. Данное устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр указан только для целей испытаний.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых оптических параметров для обеспечения согласованности цвета и яркости в пределах производственной партии.

3.1 Сортировка по силе света

Единицы измерения: мкд при указанных испытательных токах. Каждый код группы (L1-L8) определяет минимальный/максимальный диапазон для каждого цвета. Например, группа L1 для зелёного охватывает 8000-12000 мкд, а L5 — 12000-17000 мкд. Допуск в пределах каждой группы по интенсивности составляет +/-11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения: нм при указанных испытательных токах. Коды групп D1-D9 определяют узкие диапазоны длин волн для каждого цвета (например, D1 для зелёного: 515-520 нм, D7: 525-530 нм). Допуск для каждой группы по доминирующей длине волны составляет +/- 1 нм, что позволяет точно подбирать цвет.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны (спектр)

Кривые спектрального распределения показывают отчётливые, относительно узкие пики для каждого цветного кристалла, подтверждая чистоту красного, зелёного и синего излучений. Значения полуширины указывают на спектральную чистоту, причём красный цвет имеет самую узкую полосу.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперные характеристики демонстрируют экспоненциальную зависимость, типичную для диодов. Кривые для зелёного и синего близки друг к другу из-за схожей системы материалов InGaN и более высокой ширины запрещённой зоны, в то время как кривая для красного смещена в сторону более низких напряжений.

4.3 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды (кривая снижения мощности)

На этом графике показано, как максимально допустимый постоянный прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это снижение мощности необходимо для предотвращения превышения температурой перехода её максимального значения. Кривые немного различаются между цветами из-за различий в тепловом сопротивлении и максимальной температуре перехода.

4.4 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Световой выход увеличивается с ростом тока, но демонстрирует нелинейное поведение при высоких токах, в основном из-за тепловых эффектов и падения эффективности. Это подчёркивает важность работы светодиода в пределах его указанного диапазона для оптимальной эффективности и срока службы.

4.5 Пространственное распределение (диаграмма направленности)

Полярная диаграмма подтверждает лампертовскую диаграмму направленности с полным углом обзора примерно 120 градусов, что характерно для рассеивающей линзы, которая рассеивает свет, создавая широкое и равномерное освещение.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус для поверхностного монтажа имеет размеры приблизительно 3.5 мм (Д) x 3.2 мм (Ш) x 1.9 мм (В). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Для точного расположения контактных площадок и запретных зон следует обращаться к подробному чертежу размеров.

5.2 Распиновка выводов

6-выводной корпус имеет отдельные аноды и катоды для каждого цветного кристалла: Выводы 1 и 6: Синий, Выводы 2 и 5: Красный, Выводы 3 и 4: Зелёный. Такая конфигурация позволяет независимо управлять каждым цветом.

5.3 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлен дизайн контактной площадки для обеспечения надёжной пайки, механической стабильности и оптимального отвода тепла от светодиода. Соблюдение этой рекомендации крайне важно для выхода годных изделий при сборке и долгосрочной надёжности.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Рекомендуемый профиль ИК-оплавления

Указан подробный профиль пайки оплавлением, соответствующий J-STD-020B для бессвинцовых процессов. Этот профиль включает этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления (пиковая температура) и охлаждения с определёнными временными и температурными пределами для предотвращения теплового повреждения корпуса светодиода и внутреннего кристалла.

6.2 Очистка

Если необходима очистка после пайки, рекомендуется только погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химические вещества могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.3 Условия хранения

Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Компоненты рассчитаны на срок хранения в течение одного года в влагозащитном пакете с осушителем.
Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлечённых из запечатанного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Рекомендуется завершить пайку ИК-оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Для более длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и в катушках

Компоненты поставляются на 12-мм перфорированной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 1500 штук. Минимальное количество упаковки для остаточных заказов — 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Для каждого цветового канала требуется токоограничивающий резистор, включённый последовательно со светодиодом. Номинал резистора рассчитывается по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fи I_F— целевое прямое напряжение и ток для конкретного цвета. Для ШИМ-диммирования или смешения цветов можно использовать микроконтроллеры или специализированные микросхемы драйверов светодиодов.

8.2 Вопросы проектирования

• Теплоотвод:Обеспечьте достаточную площадь медных проводников на печатной плате (тепловые площадки) и возможную вентиляцию для управления рассеиванием тепла, особенно для зелёного канала, который имеет более высокое тепловое сопротивление.
• Управление током:Не превышайте абсолютный максимальный постоянный прямой ток. Для увеличения срока службы и стабильности цветового выхода рекомендуется работать ниже максимального номинала.
• Защита от ЭСР:Хотя явно не указано как чувствительное, во время сборки рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с полупроводниковыми приборами для защиты от электростатического разряда (ЭСР).

9. Техническое сравнение и отличия

Этот трёхцветный светодиод в белом рассеивающем корпусе предлагает ключевые преимущества:

• Интегрированное решение:Объединяет три отдельных цвета в одном корпусе, экономя место на печатной плате и упрощая сборку по сравнению с использованием трёх отдельных светодиодов.
• Возможность смешения цветов:Позволяет получать вторичные цвета (жёлтый, голубой, пурпурный) и белый путём независимого управления интенсивностью каждого основного цветного кристалла.
• Равномерный внешний вид:Белая рассеивающая линза смешивает свет от отдельных кристаллов при взгляде под углом, обеспечивая однородный матово-белый вид в выключенном состоянии и равномерное цветное свечение при включении.
• Высокая яркость:Обеспечивает высокую силу света по всем трём цветам, что подходит для применений, требующих хорошей видимости даже в условиях яркого освещения.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли одновременно подавать максимальный ток на все три цвета?

Нет. Необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Одновременная работа красного (150мА @ ~2.3В = 345мВт), зелёного (120мА @ ~3.2В = 384мВт) и синего (120мА @ ~3.2В = 384мВт) привела бы к общему внутреннему рассеянию примерно 1113мВт, что превышает максимальный номинал рассеиваемой мощности для любого отдельного кристалла (макс. 888мВт для синего) и вызвало бы сильный перегрев. Тепловой расчёт должен учитывать суммарное тепло от всех активных кристаллов.

10.2 Почему прямое напряжение разное для каждого цвета?

Прямое напряжение определяется энергией запрещённой зоны полупроводникового материала. Красные светодиоды обычно используют AlInGaP, который имеет более низкую ширину запрещённой зоны (~1.9-2.0 эВ), что приводит к более низкому V_F. Зелёные и синие светодиоды используют InGaN с более высокой шириной запрещённой зоны (~2.4 эВ для зелёного, ~2.7 эВ для синего), что приводит к более высокому V_F.

10.3 Как получить белый свет с этим светодиодом?

Белый свет можно создать, смешивая красный, зелёный и синий свет в соответствующих интенсивностях. Это процесс аддитивного смешения цветов. Конкретные соотношения (которые зависят от сортировки отдельных кристаллов и целевой цветовой температуры белого, например, холодный белый, тёплый белый) должны быть откалиброваны с помощью ШИМ-управления или регулировки уровней тока для каждого канала.

11. Практический пример использования

Сценарий: Индикатор состояния сетевого маршрутизатора:Один трёхцветный светодиод может заменить три одноцветных светодиода для индикации нескольких состояний устройства: Постоянный зелёный для "Нормальной работы", Мигающий синий для "Передачи данных" и Постоянный красный для "Ошибки/Неисправности". Это упрощает дизайн передней панели, сокращает количество компонентов и позволяет добиться более чистого эстетического вида с помощью одного светового отверстия, меняющего цвет.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещённой зоны используемого полупроводникового материала. В данном устройстве три отдельных полупроводниковых кристалла (Красный: AlInGaP, Зелёный/Синий: InGaN) размещены вместе. Белая рассеивающая эпоксидная линза инкапсулирует кристаллы как для защиты, так и для рассеивания излучаемого света, создавая широкий и равномерный угол обзора.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов продолжает фокусироваться на нескольких ключевых направлениях: повышение световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшение цветопередачи и согласованности, увеличение мощности за счёт улучшенной тепловой конструкции корпуса и дальнейшая миниатюризация. Интеграция нескольких цветов или даже люминофорных белых кристаллов в одном корпусе, как в данном компоненте, является трендом, направленным на упрощение дизайна конечного продукта и создание продвинутых световых эффектов. Кроме того, продолжаются исследования новых полупроводниковых материалов для повышения эффективности, особенно в зелёной области спектра, и расширения доступного цветового охвата.