Техническая документация на SMD светодиод LTW-C283DS5 - Корпус 2.8x3.5мм - Прямое напряжение 3.2В - Белый свет - Мощность 36мВт

1. Обзор продукта

LTW-C283DS5 представляет собой светодиодную лампу для поверхностного монтажа (SMD), предназначенную для автоматизированной сборки печатных плат (ПП). Его миниатюрные габариты делают его подходящим для применений с ограниченным пространством в широком спектре электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный светодиод оснащен сверхтонким (0.2 мм) белым чипом на основе нитрида индия-галлия (InGaN), обеспечивающим высокую яркость. Он соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что соответствует стандартам EIA (Альянса электронной промышленности) и гарантирует совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Конструкция также совместима с процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне, что является стандартом для современных линий сборки ПП.

Основными целевыми рынками являются телекоммуникационное оборудование, устройства офисной автоматизации, бытовая техника и промышленное оборудование. Конкретные области применения включают подсветку клавиатур и кнопок, индикаторы состояния, микродисплеи, а также различные приложения для сигнального и символьного освещения.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода LTW-C283DS5.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Указаны для температуры окружающей среды (Ta) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):36 мВт. Это максимальное количество мощности, которое светодиод может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):50 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый для условий скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Не предназначен для непрерывной работы.
• Постоянный прямой ток (I_F):10 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Гарантируется функционирование устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Светодиод может храниться без повреждений в этих пределах.
• Условия ИК пайки:260°C в течение 10 секунд. Определяет пиковую температуру и временной профиль, который корпус может выдержать во время пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и прямом токе (I_F) 5мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимум 112.0 мкд до максимум 280.0 мкд. Фактическое значение сортируется (категоризируется), как описано в Разделе 4. Измерение проводится с помощью сенсора и фильтра, аппроксимирующих кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину пиковой интенсивности, измеренной на оси (0 градусов).
• Координаты цветности (x, y):Типичные значения: x=0.304, y=0.301 на диаграмме цветности CIE 1931. Эти координаты определяют белую точку излучаемого света и также подлежат системе сортировки.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.5В до 3.2В при I_F=5мА. Точное значение сортируется.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В. Критически важно отметить, что этот параметр предназначен только для ИК-тестирования; светодиод не предназначен для работы при обратном смещении.

2.3 Тепловые аспекты

Номинальная рассеиваемая мощность 36 мВт и указанный диапазон рабочих температур являются ключевыми тепловыми параметрами. Превышение максимальной температуры перехода, на которую влияют температура окружающей среды и прямой ток, может привести к снижению светового потока, ускоренной деградации и окончательному отказу. Правильная тепловая конструкция ПП, включающая достаточную площадь медных контактных площадок для отвода тепла, необходима для поддержания производительности и надежности, особенно при работе, близкой к максимальному номинальному току.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям их приложения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Прямое напряжение разделено на семь корзин (V1-V7), каждая с диапазоном 0.1В, от 2.5В-2.6В (V1) до 3.1В-3.2В (V7). К каждой корзине применяется допуск ±0.1В. Это важно для проектирования схем управления и обеспечения равномерной яркости в массивах, питаемых от источника постоянного напряжения.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Световой выход разделен на две основные корзины:

• Корзина R:112.0 мкд до 180.0 мкд
• Корзина S:180.0 мкд до 280.0 мкд

К каждой корзине применяется допуск ±15%. Конкретный код корзины указан на упаковке продукта.

3.3 Сортировка по оттенку (цветности)

Цвет белого света определяется его координатами цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931. LTW-C283DS5 использует шесть корзин оттенков (S1-S6), каждая из которых представляет собой определенную четырехугольную область на диаграмме цветности. Эта сортировка обеспечивает цветовую однородность нескольких светодиодов в сборке. К координатам (x, y) в каждой корзине применяется допуск ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в документации упоминаются конкретные графические кривые (например, типичный прямой ток в зависимости от прямого напряжения, относительная сила света в зависимости от прямого тока, относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды), их тенденции можно описать аналитически.

Прямое напряжение (V_F) светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент; оно уменьшается с ростом температуры перехода. Напротив, сила света обычно уменьшается с повышением температуры перехода. Для белого чипа InGaN в данном продукте можно ожидать значительного падения светового потока при превышении максимальной рабочей температуры. Характеристика угла обзора показывает распределение Ламберта или близкое к нему, с максимальной интенсивностью на оси 0 градусов и спадом к краям 130-градусного конуса.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габариты корпуса

LTW-C283DS5 использует стандартный корпус 2835. Ключевые размеры: примерно 2.8 мм в длину и 3.5 мм в ширину, высота включает сверхтонкий чип 0.2 мм. Все допуски на размеры составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Цвет линзы - желтый, источник света - белый чип InGaN.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на ПП и полярность

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (контактная площадка) для ПП, обеспечивающий правильную пайку и механическую стабильность. Светодиод имеет анодный и катодный выводы. В документации содержится схема, указывающая маркировку катода, что крайне важно для правильной ориентации во время сборки, чтобы устройство загоралось при прямом смещении.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры ИК пайки оплавлением

Для бессвинцовых процессов пайки рекомендуется следующий профиль оплавления:

• Температура предварительного нагрева:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:Максимум 10 секунд. Светодиод не должен подвергаться более чем двум циклам оплавления.

Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции ПП, припоя и используемой печи. Рекомендуется характеризация для конкретного применения.

6.2 Хранение и обращение

Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD):Устройство чувствительно к ESD. Обращение должно осуществляться с использованием антистатических браслетов и перчаток, все оборудование должно быть правильно заземлено.

Чувствительность к влаге:Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. В запечатанном виде их следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета компонентам присваивается уровень чувствительности к влаге (MSL) 3. Их следует хранить при ≤30°C и ≤60% RH и провести ИК оплавление в течение одной недели. При более длительном хранении вне оригинального пакета перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить повреждение типа \"попкорн\" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить материал корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на тисненой несущей ленте шириной 8 мм. Лента намотана на стандартные катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 5000 штук. Для количеств меньше полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Примечания по применению и соображения при проектировании

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод обычно управляется источником постоянного тока для оптимальной стабильности и долговечности. С источником постоянного напряжения можно использовать простой последовательный резистор, где значение резистора R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Выбранный I_Fне должен превышать максимальный постоянный прямой ток 10мА. Для параллельных массивов настоятельно рекомендуется использовать индивидуальные токоограничивающие резисторы для каждого светодиода, чтобы компенсировать вариации V_Fиз-за сортировки и предотвратить перераспределение тока.

8.2 Тепловой менеджмент в проектировании

Для поддержания светового потока и срока службы эффективный отвод тепла имеет решающее значение. Разработчикам следует использовать рекомендуемую разводку контактных площадок на ПП, которая часто включает тепловые соединения с более крупными медными полигонами. Избегание работы на абсолютно максимальных значениях тока и температуры обеспечивает запас по надежности.

8.3 Ограничения применения

В документации указано, что эти светодиоды предназначены для обычного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, или где отказ может поставить под угрозу безопасность (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения, системы управления транспортом), перед использованием требуется консультация с производителем.

9. Техническое сравнение и позиционирование

LTW-C283DS5 позиционируется с несколькими ключевыми отличиями: его сверхтонкий чип 0.2 мм позволяет создавать более низкопрофильные конструкции по сравнению с некоторыми стандартными светодиодами. Использование белого чипа InGaN обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую цветопередачу по сравнению со старыми технологиями, такими как синие светодиоды с люминофорным преобразованием на других подложках. Широкий угол обзора 130 градусов делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения, а не сфокусированного луча. Полная совместимость с автоматизированной сборкой SMT и стандартными процессами ИК оплавления соответствует современным, экономически эффективным производственным процессам.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем разница между корзинами силы света R и S?
О1: Корзина R охватывает диапазон 112-180 мкд, а корзина S - 180-280 мкд при 5мА. Выбор корзины S гарантирует более высокую минимальную яркость.

В2: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?
О2: Возможно, но это зависит от корзины прямого напряжения (V_F). Для корзин V6 (3.0-3.1В) и V7 (3.1-3.2В) источника 3.3В может не хватить запаса по напряжению для эффективной работы последовательного токоограничивающего резистора, особенно с учетом допусков. Часто более надежным является использование специального драйвера светодиодов с постоянным током или более высокого напряжения питания.

В3: Почему параметр обратного тока указан только для ИК-теста?
О3: Эта спецификация используется при производственном тестировании. Полупроводниковый переход светодиода не предназначен для блокировки значительного обратного напряжения. В схемах применения, если возможны случаи обратного напряжения, следует использовать защиту, например, параллельный диод.

В4: Насколько критичен срок в 1 неделю после вскрытия влагозащитного пакета?
О4: Для компонентов уровня MSL 3 превышение этого времени без предварительного прогрева перед оплавлением значительно увеличивает риск внутреннего повреждения корпуса из-за давления пара (эффект \"попкорна\") во время высокотемпературного процесса пайки, что может привести к немедленным или скрытым отказам.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Подсветка мембранной клавиатуры.Разработчику необходимо равномерно подсветить 12 клавиш на панели. Он планирует использовать по одному светодиоду LTW-C283DS5 на клавишу, размещенному под световодом. Он выбирает светодиоды из корзины S для стабильной высокой яркости и из одной корзины оттенка (например, S3), чтобы обеспечить равномерный белый цвет на всех клавишах. Светодиоды подключены параллельно к шине 5В, каждый со своим последовательным резистором 150 Ом (что дает I_F≈ (5В - 2.9В)/150 Ом ≈ 14мА, что выше рекомендуемого максимума 10мА — это подчеркивает ошибку проектирования). Более правильным решением было бы использование резистора 220 Ом для тока ~9.5мА или реализация массива драйверов постоянного тока. Разводка ПП следует рекомендуемому рисунку контактных площадок с тепловыми соединениями на полигон земли. Собранная плата проходит через печь для бессвинцовой пайки оплавлением с использованием указанного профиля, и клавиатура обеспечивает равномерную, яркую подсветку.

12. Принцип работы

LTW-C283DS5 основан на полупроводниковом чипе из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения, превышающего пороговое значение диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов — процесс, называемый электролюминесценцией. Специфический состав сплава InGaN позволяет ему излучать свет в синем/ультрафиолетовом спектре. Для создания белого света это первичное излучение обычно преобразуется с помощью люминофорного покрытия (вероятно, содержащегося в желтой линзе), которое поглощает часть синего света и переизлучает его в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и желтого света, генерируемого люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый.

13. Технологические тренды

Индустрия твердотельного освещения продолжает развиваться с несколькими четкими тенденциями. Существует постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше люмен на ватт), что улучшает энергоэффективность. Индекс цветопередачи (CRI) становится все более важным, особенно в дисплейном и архитектурном освещении, что стимулирует разработку люминофорных систем, дающих более естественный белый свет. Миниатюризация остается ключевым фактором для портативной и плотной электроники, поддерживая использование сверхтонких чипов, подобных чипу в данном продукте. Кроме того, наблюдается тенденция к интеграции, когда светодиодные корпуса включают драйверы, датчики или многоцветные чипы в единые модули. Наконец, надежность и долговечность при более высоких рабочих токах и температурах являются областями постоянных исследований и разработок.