Техническая документация SMD светодиода LTSA-S020ZWETA - Белый источник, желтая линза - 30мА - 100мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики SMD (Surface-Mount Device) светодиода LTSA-S020ZWETA. Этот компонент предназначен для автоматизированных процессов сборки печатных плат (ПП) и подходит для применений с ограниченным пространством в различных сегментах электронного оборудования.

1.1 Ключевые особенности

• Соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Упаковка в 12-мм ленту на катушках диаметром 7 дюймов для автоматизированной обработки.
• Предварительная кондиционирована по уровню чувствительности к влажности (MSL) 2a согласно стандарту JEDEC.
• Квалификация со ссылкой на стандарт AEC-Q101 Rev D для дискретных полупроводниковых компонентов.
• Стандартный корпус согласно спецификации EIA (Альянса электронной промышленности).
• Уровни управления, совместимые с интегральными схемами (ИС).
• Совместимость со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Пригодность для процессов инфракрасной (ИК) пайки оплавлением.

1.2 Области применения

Данный светодиод предназначен для использования в широком спектре электронного оборудования. В спецификации особо упоминается применение в инженерной технике для вспомогательных функций. Его общие характеристики делают его подходящим для потребительской электроники, индикаторов и подсветки, где требуется белый источник света с желтоватым оттенком на выходе.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

2.1 Предельно допустимые рабочие режимы

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):100 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):50 мА. Это максимальный мгновенный ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для управления тепловым напряжением.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный постоянный прямой ток для надежной работы.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -40°C до +100°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартной температуре окружающей среды 25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_V):180 - 450 мкд (милликандел) при испытательном токе (I_F) 2 мА. Это измерение воспринимаемой яркости в определенном направлении. Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Координаты цветности (x, y):x=0.3197, y=0.3131 при I_F=2 мА. Эти координаты CIE 1931 определяют цветовую точку белого света на диаграмме цветности.
• Прямое напряжение (V_F):2.25 - 2.95 В при I_F=2 мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Здесь также применяется система сортировки.
• Обратное напряжение (V_Z):6 - 8 В при I_Z=10 мА. Это напряжение Зенера или пробоя.Важно:Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр указан только для целей ИК-тестирования.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении.
• Стойкость к электростатическому разряду (ESD):2000 В (модель человеческого тела). Указывает на умеренный уровень защиты от электростатического разряда.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. LTSA-S020ZWETA использует трехкодовую систему: Vf / Iv / Цвет (например, E3 / S2 / LL).

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды классифицируются на бины (от E1 до E7) на основе их прямого напряжения при 2 мА. Каждый бин имеет диапазон 0.1 В с общим допуском ±0.1 В на бин. Например, бин E3 охватывает Vf от 2.45 В до 2.55 В.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Светодиоды сортируются на бины (S1, S2, T1, T2) на основе их яркости при 2 мА. Бины представляют возрастающие уровни интенсивности, причем бин T2 обеспечивает наивысшую выходную мощность (355-450 мкд). Допуск для каждого бина составляет ±11%.

3.3 Сортировка по цвету (цветности)

Это наиболее сложный параметр сортировки. Светодиоды сортируются на основе их координат цветности CIE (x, y), измеренных при 2 мА. В спецификации приведена подробная таблица с кодами бинов (например, JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK), определенными четырехугольными областями на диаграмме цветности. Каждая область задается четырьмя точками координат (x, y). Допуск для оттенка (x, y) внутри бина составляет ±0.01. Для визуализации этих бинов обычно включается график диаграммы цветности.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает типичные характеристические кривые для помощи в понимании проектирования.

4.1 Пространственное распределение

Полярная диаграмма (Рис. 2) иллюстрирует пространственную диаграмму направленности светодиода. Угол обзора 120 градусов подтверждается этой кривой, показывающей, как интенсивность света изменяется в зависимости от угла от центральной оси. Это крайне важно для применений, требующих специфических схем освещения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному корпусу SMD. Ключевые размеры включают размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Все размеры приведены в миллиметрах с типичным допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Цвет линзы - желтый, в то время как материал чипа источника света - InGaN, производящий белый свет.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлена схема посадочного места, показывающая рекомендуемую компоновку медных контактных площадок на печатной плате для надежной пайки. Это включает размер, форму и расстояние между площадками для обеспечения правильного формирования паяного соединения во время оплавления и хорошего механического сцепления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Предложен рекомендуемый профиль инфракрасной пайки оплавлением для бессвинцовых процессов, соответствующий стандарту J-STD-020. Этот профиль определяет критические параметры для печи оплавления: температура и время предварительного нагрева, скорость нагрева, пиковая температура, время выше температуры ликвидуса (TAL) и скорость охлаждения. Соблюдение этого профиля крайне важно для предотвращения теплового повреждения корпуса светодиода.

6.2 Очистка

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

6.3 Условия хранения

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности продукта составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из оригинальной упаковки, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Настоятельно рекомендуется, чтобы эти компоненты с "временем жизни на производстве" прошли пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия, чтобы избежать повреждений, вызванных влагой ("эффект попкорна") во время оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в стандартной промышленной формованной транспортной ленте.

• Ширина ленты:12 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:2000 штук.
• Минимальное количество упаковки:500 штук для остаточных количеств.
• Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B. Лента запечатана покровной лентой, допускается максимум два последовательно отсутствующих компонента.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

Данный светодиод подходит для общих индикаторных ламп, индикации состояния и подсветки в потребительской и промышленной электронике. Его особое упоминание в аксессуарах для инженерной техники предполагает использование в индикаторах приборной панели, подсветке панелей управления или внешнем аксессуарном освещении, где желателен белый свет с желтоватым оттенком для эстетики или специфических функциональных требований.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Не подключайте напрямую к источнику напряжения. Максимальный постоянный ток составляет 30 мА.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 100 мВт), обеспечение достаточной площади меди на печатной плате или тепловых переходных отверстий может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, способствуя долговечности и стабильности светового потока.
• Меры предосторожности от ESD:Хотя устройство рассчитано на 2 кВ по модели HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ESD.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое рассеивание. Для сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы, световоды).

9. Предупреждения и примечания по надежности

Описанные 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), обязательны специальные консультации и квалификация, выходящие за рамки данной стандартной спецификации. Устройство не предназначено для работы с обратным напряжением в схеме применения.

10. Техническое сравнение и позиционирование

Данный светодиод позиционируется как универсальный, экономически эффективный SMD-компонент. Ключевыми отличительными особенностями являются его специфическая комбинация белого света с желтой линзой, ссылка на квалификацию AEC-Q101 (распространенную в автомобильном контексте) и предварительное кондиционирование до MSL 2a для улучшенной влагостойкости во время пайки. По сравнению со сверхъяркими или узкоугольными светодиодами, он предлагает сбалансированное сочетание достаточной яркости, очень широкого угла обзора и стандартных функций надежности, подходящих для массовых коммерческих применений.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между цветом линзы и цветом источника?

О: Цвет источника (белый, от чипа InGaN) - это свет, генерируемый внутри. Желтая линза действует как фильтр/герметик, окрашивая итоговый излучаемый свет, что приводит к теплому белому или желтовато-белому виду.

В: Как выбрать правильный бин для моего применения?

О: Для применений, где критически важна цветовая однородность (например, массивы из нескольких светодиодов), укажите узкий цветовой бин (например, LL) и, возможно, узкий бин Vf. Для одиночных индикаторов, где ключевым параметром является абсолютная яркость, укажите более высокий бин Iv (T1 или T2). Ваш дистрибьютор может предоставить информацию о доступных на складе бинах.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА непрерывно?

О: Да, 30 мА - это максимальный номинальный постоянный ток. Однако для оптимального срока службы и с учетом повышения температуры окружающей среды часто рекомендуется питать меньшим током (например, 20 мА), что все равно обеспечит достаточную яркость для многих применений.

В: Почему условия хранения после вскрытия упаковки такие строгие (168 часов)?

О: Корпуса SMD могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("эффект попкорна"). Время жизни на производстве в 168 часов - это максимальное безопасное время воздействия для компонентов с рейтингом MSL 2a, после которого они должны быть повторно просушены для удаления влаги.

12. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для промышленного контроллера.Панель требует несколько светодиодов для отображения питания, неисправности и режима ожидания. Конструктор выбирает LTSA-S020ZWETA из-за его широкого угла обзора, обеспечивающего видимость с различных углов в диспетчерской. Чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет всех индикаторов, конструктор указывает единый бин силы света (например, T2) и единый цветовой бин (например, LL) в спецификации материалов (BOM). Для каждого светодиода выбран постоянный ток 20 мА с использованием простого резистора, рассчитанного на основе типичного Vf (из выбранного бина Vf, например, 2.5 В для E3) и напряжения питания. Разводка печатной платы следует рекомендуемому посадочному месту, а сборочное производство использует предоставленный профиль бессвинцовой ИК-пайки оплавлением. Компоненты используются в течение 168-часового времени жизни на производстве после вскрытия упаковки.

13. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) - это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В LTSA-S020ZWETA активная область изготовлена из материалов нитрида индия-галлия (InGaN), которые спроектированы для излучения фотонов в синем/ультрафиолетовом спектре. Фосфорный слой внутри корпуса поглощает часть этого первичного света и переизлучает его в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого света приводит к восприятию белого света. Внешняя эпоксидная линза с желтым оттенком дополнительно модифицирует цветовую температуру и обеспечивает защиту от окружающей среды и механическое формирование светового пучка.

14. Технологические тренды

Оптоэлектронная промышленность продолжает развиваться в нескольких ключевых областях, относящихся к таким компонентам: повышение световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшение индекса цветопередачи (CRI) для белых светодиодов и повышение надежности в жестких условиях окружающей среды (более высокая температура, влажность). Тренды в области корпусов включают миниатюризацию, улучшенные подложки для теплового менеджмента и более точное оптическое управление, интегрированное в корпус. Кроме того, существует сильная тенденция к более высоким уровням стандартизации в тестировании, сортировке и квалификации надежности (как AEC-Q101) для удовлетворения требований автомобильного и промышленного рынков.