Техническая спецификация SMD светодиода LTW-C19DZDS5-NB - Белый чип InGaN - 10мА - 36мВт

1. Обзор продукта

LTW-C19DZDS5-NB — это светодиодная лампа для поверхностного монтажа (SMD), предназначенная для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надёжности. Она относится к семейству компонентов, специально разработанных для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), что делает её идеальной для крупносерийного производства. Её компактный форм-фактор отвечает потребностям конструкций с ограниченным пространством, характерных для современных портативных и встраиваемых электронных устройств.

1.1 Ключевые преимущества и особенности

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ, способствующих его широкой применимости. Он полностью соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ (RoHS), что гарантирует соответствие международным экологическим стандартам. Устройство использует ультраяркий полупроводниковый материал нитрида индия-галлия (InGaN) для получения белого света, обеспечивая высокую световую отдачу. Его корпус совместим со стандартными отраслевыми контурами EIA, что облегчает интеграцию в существующие библиотеки проектирования и сборочные линии. Кроме того, он предназначен для совместимости с процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне, что является стандартом для сборки технологий поверхностного монтажа. Компоненты поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что является стандартной упаковкой для автоматического оборудования pick-and-place.

1.2 Целевой рынок и области применения

Универсальность этого SMD светодиода делает его подходящим для широкого спектра электронного оборудования. Основные области применения включают телекоммуникационные устройства, такие как беспроводные и сотовые телефоны, вычислительные платформы, такие как ноутбуки, и системную инфраструктуру сетей. Он также часто используется в различных бытовых приборах и потребительской электронике для индикации состояния и подсветки. Конкретные функциональные применения охватывают подсветку клавиатур или клавиатурных блоков, индикаторы состояния и питания, подсветку микродисплеев, а также общие светосигнальные или символьные осветительные приборы для внутренних помещений.

2. Габаритные размеры корпуса и механические характеристики

Светодиод имеет жёлтую линзу с чёрным колпачком. Точные механические размеры приведены на чертежах оригинальной спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Стандартный допуск для этих размеров составляет ±0,1 мм, если на чертеже не указано иное. Такой уровень точности обеспечивает стабильное позиционирование и пайку при автоматизированной сборке. Корпус выполнен в виде сверхтонкого чип-светодиода, что способствует низкому профилю конечных продуктов.

3. Технические параметры: углублённая объективная интерпретация

Все номинальные значения и характеристики указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, что является стандартным эталонным условием для испытаний полупроводниковых приборов.

3.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы. Предельные эксплуатационные параметры для LTW-C19DZDS5-NB следующие: Максимальная рассеиваемая мощность составляет 36 милливатт (мВт). Пиковый прямой ток при импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс не должен превышать 50 мА. Максимальный постоянный прямой ток составляет 10 мА. Устройство выдерживает порог электростатического разряда (ESD) 2000 Вольт по модели человеческого тела (HBM). Допустимый диапазон рабочих температур составляет от -20°C до +80°C, в то время как диапазон температур хранения шире — от -40°C до +85°C. Компонент может выдерживать условия инфракрасной пайки с пиковой температурой 260°C в течение максимум 10 секунд.

3.2 Рекомендуемый профиль ИК оплавления для бессвинцового процесса

Предоставлен рекомендуемый профиль пайки оплавлением для обеспечения надёжных паяных соединений без повреждения светодиода. Профиль обычно включает стадию предварительного нагрева, температурную выдержку, зону оплавления с контролируемой пиковой температурой и период охлаждения. Соблюдение этого профиля, особенно максимальной пиковой температуры 260°C и времени выше температуры ликвидуса, критически важно для сохранения целостности устройства и его долгосрочной надёжности.

3.3 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики светодиода в нормальных рабочих условиях. Сила света (Iv) варьируется от минимума 18,0 милликандел (мкд) до максимума 45,0 мкд при прямом токе (IF) 5 мА. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол, при котором интенсивность падает до половины своего пикового значения, составляет 50 градусов. Координаты цветности на диаграмме CIE 1931 обычно составляют x=0,270 и y=0,260 при 5 мА. Прямое напряжение (VF) варьируется от 2,40В (мин.) до 3,20В (макс.), с типичным значением 2,70В при IF=5 мА. Обратный ток (IR) указан как максимальный 10 микроампер (мкА) при обратном напряжении (VR) 5В. Важно отметить, что это условие обратного напряжения предназначено только для целей тестирования; светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения.

4. Объяснение системы сортировки (биннинга)

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются на группы (бины) по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям их приложения.

4.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Светодиоды сортируются по падению прямого напряжения при испытательном токе 5 мА. Коды бинов и соответствующие им диапазоны напряжений: A10 (2,40В - 2,60В), A11 (2,60В - 2,80В), B10 (2,80В - 3,00В) и B11 (3,00В - 3,20В). К каждому бину применяется допуск ±0,1В.

4.2 Сортировка по силе света (IV)

Компоненты классифицируются на основе их светового потока при 5 мА. Определённые бины: M (18,0 мкд - 28,0 мкд) и N (28,0 мкд - 45,0 мкд). К каждому бину силы света применяется допуск ±15%.

4.3 Сортировка по оттенку (цветности)

Цветовая точка, определяемая координатами CIE 1931 (x, y), также сортируется для контроля цветовой однородности. В спецификации определено несколько бинов оттенка (например, C01, C1, C2) с конкретными границами координат, образующими четырёхугольники на диаграмме цветности. К каждой координате внутри бина применяется допуск ±0,01.

5. Анализ характеристических кривых

Оригинальная спецификация включает типичные характеристические кривые, которые дают ценное представление о поведении устройства в различных условиях. Эти кривые обычно иллюстрируют зависимость прямого напряжения от прямого тока (IV-кривая), показывая экспоненциальную природу диода. Они также могут отображать изменение силы света в зависимости от прямого тока и зависимость прямого напряжения от температуры окружающей среды. Анализ этих кривых помогает разработчикам понять компромиссы; например, работа светодиода при более высоком токе увеличивает световой поток, но также увеличивает рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может повлиять на долговечность и сдвиг цвета.

6. Механические рекомендации, сборка и обращение

6.1 Рекомендуемая разводка контактных площадок на PCB

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для печатной платы, обеспечивающий правильное формирование паяльного валика и механическую стабильность. Следование этой рекомендации крайне важно для получения надёжных паяных соединений при оплавлении.

6.2 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные химические вещества. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных химических жидкостей может повредить корпус светодиода.

6.3 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать \"взрыв\" (растрескивание корпуса) во время пайки оплавлением. Когда влагозащитный барьерный пакет запечатан, светодиоды должны храниться при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 90%, с рекомендуемым сроком использования в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения не должны превышать 30°C или 60% RH. Для компонентов, извлечённых из оригинальной упаковки (Уровень чувствительности к влаге 3, MSL 3), рекомендуется завершить ИК оплавление в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем. Если хранение превышает неделю, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов.

6.4 Инструкции по пайке

Для пайки оплавлением рекомендуется профиль с температурой предварительного нагрева 150-200°C, временем предварительного нагрева до 120 секунд, пиковой температурой не выше 260°C и временем на пике до 10 секунд (максимум два цикла оплавления). Для ручной пайки паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено максимум 3 секундами (только один раз).

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка состоит из светодиодов, размещённых в 8-миллиметровой тиснёной несущей ленте. Эта лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 4000 штук. Для количеств меньше полной катушки минимальная упаковочная партия для остатков составляет 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481. Лента использует покровную ленту для герметизации пустых карманов для компонентов, а максимально допустимое количество последовательно отсутствующих ламп на катушке — две.

8. Рекомендации по применению и соображения проектирования

8.1 Типовые схемы включения

В типовом применении светодиод управляется источником постоянного тока или через токоограничивающий резистор, включённый последовательно с источником напряжения. Значение токоограничивающего резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / IF, где VF_светодиода — прямое напряжение светодиода при требуемом токе IF. Использование максимального значения VF из спецификации в этом расчёте гарантирует, что ток не превысит предел даже при разбросе параметров между экземплярами.

8.2 Соображения проектирования

Управление током:Работа светодиода на рекомендованном постоянном прямом токе 10 мА или ниже критически важна для надёжности. Превышение предельных эксплуатационных параметров, даже кратковременное, может ухудшить полупроводниковый материал и сократить срок службы.Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медной фольги на печатной плате вокруг паяльных площадок может помочь рассеять тепло, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при плотном расположении нескольких светодиодов.Защита от ЭСР:Хотя устройство имеет рейтинг ESD 2000В по модели HBM, стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР (браслеты, заземлённые рабочие места) всегда должны соблюдаться во время сборки и обращения для предотвращения скрытых повреждений.Оптическое проектирование:Угол обзора 50 градусов определяет диаграмму направленности излучения. Для приложений, требующих иной диаграммы направленности, могут потребоваться вторичная оптика (линзы, световоды).

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTW-C19DZDS5-NB отличается использованием технологии InGaN для получения белого света, которая обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую цветопередачу по сравнению со старыми технологиями, такими как синий чип с жёлтым люминофором (хотя это всё ещё белый свет с конверсией люминофора). Его сверхтонкий профиль корпуса является ключевым преимуществом для ультратонких устройств. Комплексная система сортировки по напряжению, силе света и цветности предоставляет разработчикам точный контроль над однородностью электрических и оптических характеристик конечного продукта, что критически важно в таких приложениях, как массивы подсветки, где важна равномерность.

10. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Могу ли я управлять этим светодиодом на токе 20 мА для большей яркости?

О: Нет. Максимальный постоянный прямой ток составляет 10 мА. Превышение этого номинала грозит необратимым повреждением и аннулирует все гарантии надёжности. Для более высокого светового потока выберите светодиод из бина с большей силой света или продукт, рассчитанный на больший ток.

В: Прямое напряжение в моей схеме измеряется как 2,5В, но в спецификации указано типичное значение 2,7В. Это нормально?

О: Да, это находится в пределах ожидаемого разброса. Прямое напряжение имеет указанный диапазон (от 2,4В до 3,2В) и также сортируется по бинам. Ваше измеренное значение попадает в бины напряжения A10 или A11. Всегда проектируйте вашу токоограничивающую схему для наихудшего случая максимального VF, чтобы гарантировать, что предел тока никогда не будет превышен.

В: Нужно ли мне беспокоиться о чувствительности к влаге для этого компонента?

О: Да. Компонент имеет рейтинг MSL 3. После вскрытия оригинального герметичного пакета у вас есть одна неделя для завершения процесса пайки оплавлением в стандартных условиях производственного цеха (≤ 30°C/60% RH). Если этот срок превышен, перед пайкой требуется прогрев.

В: Могу ли я использовать этот светодиод для уличных вывесок?

О: В спецификации указаны области применения, включая \"применения для внутренних вывесок\". Диапазон рабочих температур составляет от -20°C до +80°C. Для наружного использования вы должны убедиться, что условия окружающей среды (температура, влажность, УФ-излучение) не превышают этих пределов и что сборка должным образом герметизирована от проникновения влаги, что не рассматривается в спецификации данного компонента.

11. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для портативного медицинского устройства.Устройство имеет шину питания 3,3В и требует чёткого, яркого белого индикатора. Конструкция предусматривает один светодиод, работающий при токе примерно 5 мА, чтобы сбалансировать видимость и энергопотребление.Этапы проектирования:1. Выбрать LTW-C19DZDS5-NB за его яркость, малый размер и надёжность. 2. Рассчитать токоограничивающий резистор: Используя максимальное VF 3,2В, R = (3,3В - 3,2В) / 0,005А = 20 Ом. Будет использован стандартный резистор 20 Ом. 3. В разводке печатной платы использовать рекомендуемый посадочный рисунок из спецификации. 4. Указать компоненты из бина силы света N и конкретного бина оттенка (например, C1), чтобы обеспечить одинаковый цвет и яркость во всех производственных единицах. 5. В инструкциях по сборке подчеркнуть обращение с MSL 3 и срок годности в одну неделю после вскрытия пакета.

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 (обычно сделанной из InGaN для синих/белых светодиодов). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещённой зоны полупроводникового материала. Белый светодиод, такой как LTW-C19DZDS5-NB, обычно использует синий чип InGaN, покрытый жёлтым люминофором. Часть синего света преобразуется люминофором в жёлтый свет, и смесь синего и жёлтого света воспринимается человеческим глазом как белый.

13. Технологические тренды

Область SMD светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения индекса цветопередачи (CRI) для лучшего качества света и увеличения плотности мощности в более компактных корпусах. Также наблюдается тенденция к ужесточению допусков сортировки как по цвету, так и по световому потоку, чтобы удовлетворить требования таких приложений, как подсветка дисплеев высокого класса и архитектурное освещение, где критически важна равномерность. Кроме того, достижения в материалах и конструкциях корпусов направлены на улучшение тепловых характеристик, что позволяет использовать более высокие токи управления и увеличивать срок службы. Интеграция управляющей электроники (например, драйверов постоянного тока, адресуемости) непосредственно в корпус светодиода — ещё одна значительная тенденция, упрощающая системное проектирование для приложений интеллектуального освещения.