Техническая документация SMD светодиода LTSA-E67RUWETU - Белый InGaN, желтая линза - 50мА, 170мВт

1. Обзор продукта

LTSA-E67RUWETU — это высокояркий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для автоматизированной сборки и применений с ограниченным пространством. Он оснащен источником белого света на основе технологии InGaN (нитрид индия-галлия), заключенным в корпус с желтой линзой. Данная комбинация разработана для удовлетворения требований современного электронного оборудования, нуждающегося в надежных и компактных решениях для подсветки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный светодиод характеризуется совместимостью с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи (IR), что делает его идеальным для массового производства. Его основные целевые рынки включают потребительскую электронику, сетевое оборудование и, что особенно важно, автомобильные аксессуары. Устройство сертифицировано в соответствии со стандартом AEC-Q101 (Ревизия D), что подчеркивает его пригодность для автомобильных применений, где надежность компонентов имеет первостепенное значение. Дополнительные особенности включают соответствие директиве RoHS, упаковку на 8-миллиметровой ленте в 7-дюймовых катушках и предварительную кондиционирование по уровню чувствительности к влаге JEDEC MSL 2a, что обеспечивает стабильность при хранении и сборке.

2. Подробный анализ технических параметров

Детальное изучение электрических, оптических и тепловых характеристик имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и управления тепловым режимом.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (DC) составляет 50 мА. В импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) допустим пиковый прямой ток 100 мА. Максимальная рассеиваемая мощность — 170 мВт. Диапазон рабочих температур и температур хранения устройства составляет от -40°C до +100°C. Превышение этих пределов, особенно температуры перехода, может привести к катастрофическому отказу или значительному снижению светового потока и срока службы.

2.2 Электрические и оптические характеристики

При измерении при Ta=25°C и стандартном испытательном токе (IF) 30 мА устройство демонстрирует типичную силу света в диапазоне от минимум 1800 мкд до максимум 3550 мкд. Прямое напряжение (VF) обычно находится в диапазоне от 2.8 В до 3.4 В с заявленным допуском ±0.1 В для каждого вольтажного бина. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол, при котором интенсивность составляет половину осевого значения, равен 120 градусам, что указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности. Цветовые координаты указаны как x=0.3197, y=0.3131 на диаграмме CIE 1931, определяя его белую точку. Обратный ток (IR) составляет максимум 10 мкА при VR=5 В, а устойчивость к электростатическому разряду (ESD) составляет 2000 В по модели человеческого тела (HBM). Важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; условие испытания обратным напряжением указано только в информационных целях.

2.3 Тепловые характеристики

Эффективное управление тепловым режимом необходимо для производительности и долговечности светодиода. Тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде (RθJA) обычно составляет 280 °C/Вт, измеренное на подложке FR4 толщиной 1.6 мм с медной контактной площадкой площадью 16 мм². Более важно то, что тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (RθJS) составляет 130 °C/Вт. Это более низкое значение более актуально для проектирования, поскольку оно представляет собой основной путь отвода тепла от кристалла светодиода к печатной плате (PCB). Абсолютная максимальная температура перехода (TJ) составляет 125°C. Конструкторы должны гарантировать, что рабочая температура перехода, рассчитанная с использованием рассеиваемой мощности и тепловых сопротивлений, остается значительно ниже этого предела для обеспечения надежности.

3. Объяснение системы сортировки

LTSA-E67RUWETU использует комплексную систему сортировки для классификации изделий по прямому напряжению (VF), силе света (IV) и цветовым координатам. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с согласованными характеристиками для своего применения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Изделия сортируются на три вольтажных бина: H (2.8В - 3.0В), J (3.0В - 3.2В) и K (3.2В - 3.4В). Для каждого бина применяется допуск ±0.1 В. Выбор светодиодов из одного бина VF помогает обеспечить равномерное распределение тока при параллельном соединении нескольких светодиодов.

3.2 Сортировка по силе света (IV)

Бины по интенсивности обеспечивают согласованные уровни яркости. Бины: X1 (1800 - 2240 мкд), X2 (2240 - 2800 мкд) и Y1 (2800 - 3550 мкд). Внутри каждого бина применяется допуск ±11%. Это позволяет проводить градацию в зависимости от требований к выходной мощности, что потенциально влияет на стоимость и выбор для продуктов разных уровней.

3.3 Сортировка по цветовым координатам

Наиболее сложным аспектом является цветовая сортировка. В спецификации приведена подробная таблица цветовых координат, определяющих несколько четырехугольных областей (бинов) на диаграмме CIE 1931, таких как LL, LK, ML, MK, NL, NK и т.д. Каждый бин определяется четырьмя координатными точками (x, y). Типичная цветовая точка (x=0.3197, y=0.3131) попадает в несколько таких бинов (например, LL, LK, ML). Для координат оттенка внутри бина указан допуск ±0.01. Такой жесткий контроль жизненно важен для применений, где критически важна цветовая однородность, например, в комбинациях приборов или подсветке, где несколько светодиодов видны одновременно.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса и полярность

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса SMD по стандарту EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Важное конструктивное замечание: анодная выводная рамка также выполняет функцию основного радиатора для светодиода. Это означает, что анодная контактная площадка на печатной плате должна быть спроектирована с достаточной тепловой массой и, возможно, соединена с тепловыми переходами или слоями для эффективного отвода тепла. Правильная идентификация анода и катода при разводке платы необходима для корректной работы и оптимальных тепловых характеристик.

4.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

В спецификации приведена диаграмма рекомендуемой конфигурации контактных площадок на печатной плате для пайки оплавлением в ИК-печи. Соблюдение этих размеров обеспечивает надежное паяное соединение, правильное выравнивание и эффективный отвод тепла от тепловой площадки светодиода (анода) к печатной плате.

4.3 Упаковка в ленту и на катушку

Для автоматизированной сборки светодиоды поставляются на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Ключевые примечания включают: пустые ячейки для компонентов запечатаны покровной лентой, и на катушке допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов (ламп). Понимание шага ленты и размеров катушки необходимо для программирования автоматизированного сборочного оборудования.

5. Руководство по пайке, сборке и обращению

5.1 Профиль пайки оплавлением в ИК-печи

Предложен рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых процессов пайки, соответствующий стандарту J-STD-020. Этот профиль обычно включает этапы предварительного нагрева, термостатирования, оплавления (с ограничением пиковой температуры) и охлаждения. Следование рекомендованному производителем профилю критически важно для предотвращения теплового удара, дефектов паяных соединений или повреждения внутренней структуры светодиода и эпоксидной линзы.

5.2 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные химические вещества. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химикатов может повредить материал корпуса светодиода, что приведет к изменению цвета, растрескиванию или расслоению.

5.3 Хранение и чувствительность к влаге

Продукт классифицируется как Уровень чувствительности к влаге (MSL) 2a согласно JEDEC J-STD-020. Это означает, что вскрытый влагозащитный пакет (с осушителем внутри) имеет срок хранения на производстве 4 недели при условиях ≤ 30°C / 60% относительной влажности. Для длительного хранения перед использованием запечатанные пакеты должны храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 70% или ниже. Для светодиодов рекомендуется срок использования в течение одного года при нахождении в запечатанном влагозащитном пакете. Несоблюдение этих мер предосторожности может привести к эффекту «попкорна» во время оплавления, когда поглощенная влага испаряется и раскалывает корпус.

6. Примечания по применению и конструктивные соображения

6.1 Типичные сценарии применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра электронного оборудования, включая, но не ограничиваясь: беспроводные и сотовые телефоны, ноутбуки, сетевые системы и различные автомобильные аксессуары (например, внутреннее освещение, подсветка переключателей, индикаторы состояния). Его квалификация по AEC-Q101 делает его кандидатом для использования в некритичных для безопасности автомобильных электронных системах.

6.2 Конструктивные соображения

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Прямое напряжение имеет диапазон (2.8-3.4 В), поэтому проектирование на максимальное VF гарантирует, что светодиод не превысит свой номинальный ток при подключении к источнику с фиксированным напряжением.
• Тепловое управление:Анод является тепловым путем. Спроектируйте анодную контактную площадку на печатной плате с достаточной площадью меди. Используйте тепловые переходы для соединения с внутренними или нижними слоями земли/питания для распределения тепла. Рассчитайте ожидаемую температуру перехода, используя P_Рассеиваемая = VF * IF и ΔT = RθJS * P_Рассеиваемая.
• Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 2 кВ по модели HBM, реализация стандартных мер защиты от электростатического разряда на входах печатной платы и при обращении считается хорошей практикой, особенно в неконтролируемых средах.

6.3 Важные предостережения

В спецификации прямо указано, что эти светодиоды предназначены для обычного электронного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские устройства, системы безопасности транспорта), требуется консультация с производителем до начала проектирования. Это стандартное предупреждение, подчеркивающее предполагаемую область применения компонента.

7. Подробный технический анализ

7.1 Принцип работы

LTSA-E67RUWETU использует полупроводниковый кристалл InGaN (нитрид индия-галлия) для получения белого света. Обычно это достигается использованием синего излучающего кристалла InGaN, покрытого желтым люминофором. Часть синего света преобразуется люминофором в желтый; смесь синего и желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Внешняя желтая линза может служить для дальнейшей корректировки цветовой температуры или рассеивания светового потока, создавая окончательный воспринимаемый цвет, заданный цветовыми координатами.

7.2 Анализ кривых характеристик

В спецификацию включена кривая пространственного распределения (диаграмма направленности) (Рис. 2). Эта кривая графически представляет силу света как функцию угла обзора, подтверждая спецификацию угла обзора 120 градусов. Она показывает распределение, близкое к ламбертовскому, что характерно для светодиодов с рассеивающей линзой, где интенсивность максимальна при 0 градусов (на оси) и плавно уменьшается к краям.

7.3 Ответы на распространенные технические вопросы

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от 3.3 В?

О: Без механизма ограничения тока — ненадежно. Поскольку VF может достигать 3.4 В, источник 3.3 В может не включить некоторые изделия из бинов с более высоким напряжением (бин K). Для изделий с более низким VF (например, 2.9 В) прямое приложение 3.3 В вызовет чрезмерный ток, потенциально превышающий максимальные 50 мА и повреждающий светодиод. Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока.

В: Как интерпретировать коды цветовых бинов, такие как «LL» или «MK»?

О: Это произвольные обозначения для конкретных четырехугольников на диаграмме цветности CIE, определенных в таблице цветовых бинов. Они представляют собой тесные группы цветовых точек. Для обеспечения однородного внешнего вида в сборке указывайте и используйте светодиоды из одного цветового бина.

В: Каково значение того, что значение RθJS ниже, чем RθJA?

О: RθJA включает сопротивление от перехода к точке пайки ПЛЮС сопротивление от печатной платы к окружающему воздуху. RθJS изолирует характеристики корпуса светодиода и его крепления к плате. Более низкое RθJS означает, что сам светодиод относительно эффективно передает тепло на печатную плату. Конечная эффективность охлаждения в значительной степени зависит от конструкции печатной платы (площадь меди, количество слоев, воздушный поток).