Техническая спецификация SMD светодиода LTW-C19BZDS2-NB - InGaN белый чип - 2.5-3.0В - 70мВт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики LTW-C19BZDS2-NB — светодиодной лампы для поверхностного монтажа (SMD). Этот компонент предназначен для автоматизированной сборки на печатных платах (ПП) и подходит для применений, где критически важен размер. В качестве источника света светодиод использует сверхъяркий белый чип InGaN (нитрид индия-галлия), размещенный в корпусе с желтой линзой и черным колпачком. Изделие соответствует директиве RoHS об ограничении использования опасных веществ.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества данного светодиода включают его сверхтонкий профиль, что облегчает интеграцию в тонкие устройства. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в современном электронном производстве. Устройство также предназначено для совместимости с процессами пайки оплавлением в ИК-печах, что является стандартом для сборки компонентов поверхностного монтажа. Его электрические характеристики совместимы с интегральными схемами (ИС), что упрощает разработку схемы управления.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод ориентирован на широкий спектр производителей электронного оборудования. Его ключевые области применения включают, но не ограничиваются:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния на маршрутизаторах, модемах и трубках.
• Офисная автоматизация:Подсветка клавиатур и панелей управления в ноутбуках, калькуляторах и пультах.
• Потребительская электроника и бытовая техника:Индикаторы питания, функциональные индикаторы.
• Промышленное оборудование:Панельные индикаторы и индикаторы состояния машин.
• Микродисплеи и символические светильники:Мелкомасштабное информационное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная объективная интерпретация ключевых рабочих параметров светодиода в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):70 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток, который может быть приложен.
• Пиковый прямой ток:100 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Порог электростатического разряда (ESD) (HBM):2000В. Этот рейтинг по модели человеческого тела указывает на средний уровень чувствительности к ЭСР; требуются соответствующие процедуры обращения.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C.
• Условия пайки оплавлением в ИК-печи:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение максимум 10 секунд, что является стандартом для бессвинцовых процессов пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры гарантируются при указанных условиях испытаний (обычно IF = 2мА).

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 11.0 мкд до максимум 45.0 мкд, типичное значение 28.0 мкд. Интенсивность измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):80 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого пикового значения, определяя ширину пучка.
• Координаты цветности (x, y):Приблизительно (0.31, 0.31) на диаграмме цветности CIE 1931. Это определяет цветовую точку белого света светодиода. К этим координатам применяется допуск ±0.01.
• Прямое напряжение (VF):От 2.50В до 3.00В при 2мА, типичное значение 2.70В. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратное напряжение (VR):5.0В до 9.0В.Важное примечание:Этот параметр предназначен только для характеристики при ИК-тестировании. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5В.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

Светодиоды сортируются (биннируются) после производства по ключевым параметрам для обеспечения однородности. Код бина указан на упаковке.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Сортировка при IF=2мА. Коды бинов (10, A10, B10, B11, 12) представляют возрастающие диапазоны напряжения от 2.50-2.60В до 2.90-3.00В, с допуском ±0.1В на каждый бин.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Сортировка при IF=2мА. Коды бинов L, M, N представляют диапазоны интенсивности: 11.0-18.0 мкд, 18.0-28.0 мкд и 28.0-45.0 мкд соответственно, с допуском ±15% на каждый бин.

3.3 Сортировка по оттенку (цвету)

Определяется координатами цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931 при IF=2мА. Коды бинов S1, S2, S3, S5 определяют конкретные четырехугольные области на цветовом графике, гарантируя, что светодиоды в одном бине имеют одинаковый белый цвет. К координатам применяется допуск ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графические кривые (Рис.1, Рис.5), следующий анализ основан на предоставленных табличных данных и стандартном поведении светодиодов.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Прямое напряжение (VF) указано при низком испытательном токе 2мА. Для типичного светодиода InGaN зависимость VF от тока является логарифмической. Работа при максимальном постоянном токе 20мА приведет к более высокому VF, чем типичное значение 2.70В, указанное для 2мА. Конструкторам необходимо обратиться к полной ВАХ или построить ее для расчета корректного последовательного резистора или напряжения источника постоянного тока.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света (Iv) сильно зависит от прямого тока. Указанные значения Iv приведены для 2мА. Интенсивность обычно увеличивается сверхлинейно с ростом тока, прежде чем может насытиться при более высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности. Максимальный номинальный постоянный ток 20мА предполагает, что устройство можно нагружать сильнее, чем при испытаниях, для получения более высокой светоотдачи, но это увеличит рассеиваемую мощность и температуру перехода, что может повлиять на срок службы и стабильность цвета.

4.3 Температурная зависимость

Диапазон рабочих температур составляет от -20°C до +80°C. Как и все светодиоды, характеристики данного устройства чувствительны к температуре. Как правило, прямое напряжение (VF) уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент). Что более важно, световой поток (Iv) обычно уменьшается при повышении температуры перехода. Для применений, требующих стабильной светоотдачи, критически важны тепловое управление на плате и учет условий эксплуатации светодиода.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Спецификация включает детальный чертеж с размерами. Ключевые примечания: все размеры указаны в миллиметрах, стандартный допуск составляет ±0.1 мм, если не указано иное. Физические размеры спроектированы в соответствии со стандартным корпусом EIA для обеспечения совместимости.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на ПП

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (land pattern) на печатной плате для обеспечения надежной пайки и правильного позиционирования во время оплавления. Следование этой рекомендации помогает добиться хороших паяных соединений и механической прочности.

5.3 Идентификация полярности

На чертеже в спецификации указаны обозначения катода и анода на устройстве. При сборке необходимо соблюдать правильную полярность, так как приложение обратного напряжения может повредить светодиод.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением в ИК-печи (бессвинцовый процесс)

Предложен подробный профиль оплавления. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (150-200°C), время предварительного нагрева (макс. 120 секунд), пиковую температуру не выше 260°C и время выше 260°C, ограниченное максимум 10 секундами. Светодиод может выдержать такой профиль максимум два раза. Важно отметить, что оптимальный профиль зависит от конкретной сборки ПП; рекомендуется проводить характеристику на уровне платы.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, ее следует выполнять паяльником с температурой жала не выше 300°C, а время пайки должно быть ограничено максимум 3 секундами. Это следует делать только один раз.

6.3 Условия хранения и обращения

Меры предосторожности от ЭСР:Устройство имеет порог ЭСР 2000В (HBM). Для предотвращения повреждения от электростатического разряда обязательно использование антистатических браслетов и работы на правильно заземленном оборудовании.

Чувствительность к влаге:Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. После вскрытия оригинального герметичного пакета компоненты имеют ограниченный срок хранения на открытом воздухе (MSL 3). Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение одной недели после вскрытия. Для более длительного хранения после вскрытия необходимо выполнить прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой или хранить в герметичной сухой среде (например, с осушителем или в азоте).

Условия хранения:Не вскрытые упаковки должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90%. Вскрытые упаковки или компоненты должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤60%.

6.4 Очистка

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

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 4000 штук. Минимальная партия для остаточных заказов — 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481. Лента имеет покровную ленту для герметизации ячеек с компонентами.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали LTW-C19BZDS2-NB содержит закодированную информацию о семействе продуктов, цвете и конкретных выбранных бинах (вероятно, для интенсивности и цвета). Точная расшифровка является собственностью производителя, но он идентифицирует именно этот вариант с желтой линзой/черным колпачком и белым чипом InGaN.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления — простой последовательный резистор для ограничения тока. Значение резистора (R) рассчитывается как R = (Vпитания - VF) / IF, где VF — прямое напряжение при желаемом рабочем токе (IF). Для стабильного тока при изменяющемся VF или напряжении питания рекомендуется использовать источник постоянного тока (линейный или импульсный), особенно для применений, требующих постоянной яркости.

8.2 Тепловое управление

При максимальной рассеиваемой мощности 70 мВт тепловая конструкция важна для надежности. Убедитесь, что на печатной плате имеется достаточная площадь меди, соединенная с контактными площадками светодиода, для выполнения функции радиатора. Избегайте работы на максимальном токе при высоких температурах окружающей среды без оценки результирующей температуры перехода.

8.3 Оптическая конструкция

Угол обзора 80 градусов обеспечивает широкий рассеянный пучок, подходящий для индикаторных ламп и подсветки, где требуется равномерное освещение площади. Для более сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы).

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными особенностями данного светодиода в своем классе являются сочетание белого чипа InGaN (который, как правило, обеспечивает более высокую эффективность и лучшую цветопередачу по сравнению со старыми технологиями "синий чип + люминофор" в некоторых аспектах), его специфический корпус с желтой линзой/черным колпачком для эстетических или оптических целей, а также детальная система биннинга для обеспечения однородности цвета и интенсивности. Номинальная мощность 70 мВт и возможность работы с током 20 мА являются стандартными для малых SMD светодиодов, что позиционирует его для общего применения в качестве индикаторов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом от логики 3.3В?

О: Да. При типичном VF 2.7В при 2мА можно использовать простой последовательный резистор с питанием 3.3В. Рассчитайте значение резистора исходя из желаемого рабочего тока.

В: В чем разница между бинами силы света (L, M, N)?

О: Они представляют различные гарантированные минимальные уровни светового потока. Бин N предлагает наивысшую интенсивность (28-45 мкд), а бин L — наименьшую (11-18 мкд). Выбирайте в зависимости от требований к яркости вашего применения.

В: Необходим ли защитный диод от обратного напряжения?

О: Хотя светодиод может выдерживать небольшой обратный ток (макс. 10 мкА при 5В), он не предназначен для работы в обратном направлении. В схемах, где возможно обратное напряжение (например, при емкостной связи, индуктивных нагрузках), настоятельно рекомендуется внешний защитный диод, включенный параллельно светодиоду (катод к аноду).

В: Как интерпретировать координаты бина оттенка?

О: Бины S1, S2, S3, S5 определяют области на цветовом графике CIE. Светодиоды в одном бине будут иметь визуально схожий белый цвет. Для применений, где критически важна цветовая идентичность между несколькими светодиодами, необходимо указывать узкий бин оттенка.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для потребительского маршрутизатора.

Светодиод должен указывать "питание включено" и "сетевая активность". Для питания часто используется постоянный зеленый свет, но этот белый светодиод может быть использован за цветным рассеивателем или для современного эстетичного белого свечения.

Этапы проектирования:

1. Схема управления:Используйте шину питания 3.3В маршрутизатора. Задайте рабочий ток 10мА для хорошей видимости без чрезмерного энергопотребления. Предполагая VF = 2.8В (консервативная оценка), рассчитайте последовательный резистор: R = (3.3В - 2.8В) / 0.01А = 50 Ом. Используйте стандартный резистор 51 Ом.

2. Тепловой режим:Рассеиваемая мощность: Pd = VF * IF = 2.8В * 0.01А = 28мВт, что значительно ниже максимума в 70мВт.

3. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемому рисунку контактных площадок из спецификации. Добавьте небольшую область медной заливки вокруг площадок для отвода тепла.

4. Выбор компонентов:Заказывайте из бина M или N для достаточной яркости. Укажите единый бин оттенка (например, S2), если несколько устройств используются в разных моделях маршрутизаторов, чтобы обеспечить совпадение цвета.

12. Введение в принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом чипе из InGaN (нитрида индия-галлия). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу этого материала, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев InGaN разработан для излучения света в синем или ближнем ультрафиолетовом спектре. Для создания белого света это первичное излучение комбинируется с люминофорным покрытием внутри корпуса. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его на более длинных волнах (желтый, красный), смешиваясь с оставшимся синим светом, что создает восприятие белого. Желтая линза может дополнительно модифицировать спектральный выход или обеспечивать рассеивание.

13. Технологические тренды и контекст

Белые светодиоды на основе InGaN представляют собой значительный прогресс в твердотельном освещении. Ключевые отраслевые тренды, относящиеся к данному компоненту, включают:

Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) чипа и эффективности преобразования люминофора, что ведет к увеличению люмен на ватт (лм/Вт).

Качество цвета:Разработка многокомпонентных люминофорных смесей и новых люминофорных материалов для улучшения индекса цветопередачи (CRI), делая белый свет более естественным.

Миниатюризация:Стремление к более тонкой и компактной потребительской электронике продолжает стимулировать разработку светодиодов со все меньшими размерами и профилем, как "сверхтонкая" характеристика данного устройства.

Надежность и срок службы:Улучшения в материалах корпусов и тепловом управлении увеличивают рабочий срок службы SMD светодиодов, делая их пригодными для более требовательных применений. Подробные рекомендации по хранению и обращению в данной спецификации отражают фокус отрасли на поддержании надежности на протяжении всей цепочки поставок.