Техническая спецификация SMD светодиода 0603 желтый AlInGaP - Габариты 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 1.8-2.4В - Мощность 72мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) в миниатюрном корпусе 0603. Устройство предназначено для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), что делает его подходящим для крупносерийного производства. Его компактный размер идеален для применений с ограниченным пространством, где площадь платы имеет решающее значение.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого светодиода включают его совместимость с автоматизированным оборудованием для установки компонентов и процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, которые являются стандартными в современном электронном производстве. Он соответствует соответствующим отраслевым стандартам, включая RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Устройство поставляется на ленте в катушках для эффективной обработки на производственных линиях.

Области применения широки и охватывают такие сектора, как телекоммуникации (например, индикаторы состояния в маршрутизаторах, телефонах), офисная автоматизация (например, подсветка клавиатур, индикаторы панелей), бытовая техника, промышленное оборудование и различные осветительные приложения для сигналов, символов и внутренних вывесок. Его основная функция - индикация состояния или источник слабого освещения.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых рабочих параметров светодиода в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные значения

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения производительности или надежности.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток, который может быть приложен.
• Пиковый прямой ток:80 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет создавать кратковременные вспышки высокой интенсивности.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать мгновенный отказ.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа светодиода в соответствии со спецификацией.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при прямом токе (IF) 20 мА.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 140.0 мкд до максимум 450.0 мкд. Фактическое значение зависит от производственной группы (см. Раздел 3). Это мера воспринимаемой человеческим глазом яркости.
• Угол обзора (2θ1/2):Приблизительно 110 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения. Угол 110 градусов указывает на относительно широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λP):Обычно 591 нм, что помещает его в желтую область видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):Указана в диапазоне от 584.5 нм до 594.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая лучше всего соответствует цвету светодиода.
• Спектральная ширина (Δλ):Приблизительно 15 нм. Это определяет разброс излучаемых длин волн вокруг пика, влияя на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (VF):Между 1.8 В и 2.4 В при 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Допуск для любого конкретного устройства составляет +/-0.1В от значения его группы.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. Это ток утечки в условиях обратного смещения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются на группы по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к цвету и равномерности яркости в их приложении.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Светодиоды классифицируются на три группы по напряжению (D2, D3, D4), каждая с диапазоном 0.2В. Это критически важно для проектирования токоограничивающих цепей, особенно когда несколько светодиодов соединены последовательно, для обеспечения равномерного распределения тока.

3.2 Сортировка по силе света (Iv)

Интенсивность сортируется на пять групп (R2, S1, S2, T1, T2) с минимальными значениями от 140.0 мкд до 355.0 мкд. Это позволяет осуществлять выбор на основе требуемых уровней яркости. Внутри каждой группы применяется допуск +/-11%.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (WD)

Цветовая однородность обеспечивается через четыре группы по длине волны (H, J, K, L), охватывающие диапазон от 584.5 нм до 594.5 нм. Это гарантирует единообразный желтый оттенок для всех светодиодов, используемых в сборке.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики, их значение критически важно для проектирования.

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

Вольт-амперная характеристика нелинейна. Небольшое увеличение напряжения сверх типичного VF может привести к большому, потенциально разрушительному, увеличению тока. Поэтому светодиоды должны управляться источником с ограничением тока, а не источником постоянного напряжения.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой выход, как правило, пропорционален прямому току, но эта зависимость может стать нелинейной при очень высоких токах. Работа на рекомендованном токе 20мА или ниже обеспечивает стабильную производительность и долговечность.

4.3 Температурная зависимость

Работа светодиода зависит от температуры. Как правило, прямое напряжение уменьшается с ростом температуры, а световая отдача (световой выход на единицу электрической мощности) также снижается. Это необходимо учитывать для приложений, работающих в широком диапазоне температур окружающей среды.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному форм-фактору 0603 (1.6мм x 0.8мм). Типичная высота составляет приблизительно 0.6мм. Для точного проектирования посадочного места на печатной плате следует обращаться к подробным чертежам размеров.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто зеленоватым оттенком на соответствующей стороне линзы или выемкой на корпусе. Посадочное место на печатной плате должно включать индикатор полярности (например, точку или маркировку "K"), чтобы предотвратить неправильную установку.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Рекомендуемый профиль ИК-оплавления

В спецификации рекомендуется профиль, соответствующий J-STD-020B для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум в течение 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Рекомендуется не более 10 секунд, и процесс оплавления не должен выполняться более двух раз.

Эти параметры критически важны для предотвращения теплового удара, дефектов паяных соединений или повреждения внутренней структуры светодиода.

6.2 Условия хранения

Светодиоды являются устройствами, чувствительными к влаге (MSD).

• Герметичная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты упаковки.
• Вскрытая упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Если упаковка находилась на открытом воздухе более 168 часов, перед пайкой требуется прогрев при 60°C не менее 48 часов, чтобы предотвратить "вспучивание" (popcorning) во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка после пайки необходима, используйте только указанные растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт, при комнатной температуре в течение менее одной минуты. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются на тисненой несущей ленте шириной 12мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 4000 штук. Карманы ленты запечатаны покровной лентой для защиты компонентов при транспортировке и обращении.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали (например, LTST-010KSKT) обычно кодирует информацию о размере корпуса (010 для 0603), цвете линзы (K для прозрачной) и материале/цвете кристалла (SKT, вероятно, указывает на конкретную формулу желтого AlInGaP). Точную расшифровку следует проверять по руководству по номенклатуре производителя.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Светодиод - это устройство, управляемое током. Наиболее распространенный метод управления - использование последовательного токоограничивающего резистора. Значение резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc - напряжение питания, VF - прямое напряжение светодиода (для надежности используйте максимальное значение из группы), а IF - желаемый прямой ток (например, 20мА). Для постоянной яркости в диапазоне напряжений питания или температур рекомендуется схема драйвера постоянного тока.

8.2 Вопросы проектирования

• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медной фольги на печатной плате вокруг контактных площадок может помочь рассеять тепло, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на более высоких токах.
• Защита от ЭСР:Светодиоды могут быть чувствительны к электростатическому разряду. Во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 110 градусов делает его подходящим для применений, где индикатор должен быть виден под разными углами. Для более направленного света могут потребоваться вторичная оптика (линзы).

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми выводными светодиодами, этот SMD-тип предлагает значительные преимущества: гораздо меньший размер, пригодность для автоматизированной сборки (ниже стоимость), лучшая надежность из-за отсутствия выводов и совместимость с двусторонним монтажом на печатной плате. В семействе SMD светодиодов корпус 0603 предлагает баланс между миниатюризацией и удобством обращения/производства, будучи больше, чем 0402, но меньше, чем 0805. Использование технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для желтого света обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP на GaP.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 3.3В или 5В?

Нет, напрямую нельзя.Вывод GPIO микроконтроллера является источником напряжения, а не тока. Прямое подключение светодиода попытается потреблять ток, ограниченный только внутренним сопротивлением вывода и динамическим сопротивлением светодиода, что, вероятно, превысит абсолютный максимальный ток и разрушит светодиод. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или специализированный драйвер светодиодов.

10.2 Почему такой широкий диапазон силы света (140-450 мкд)?

Этот диапазон представляет собой общий разброс по всем производственным группам. Указав конкретный код группы (например, T2), вы можете получить светодиоды с гораздо более узким диапазоном интенсивности (355-450 мкд), обеспечивая постоянную яркость в вашем продукте. Система сортировки позволяет оптимизировать стоимость, используя разные группы для разных требований к яркости.

10.3 Что произойдет, если я запаяю этот светодиод по стандартному профилю для свинцовой пайки?

Профили свинцовой пайки имеют более высокие пиковые температуры (часто > 260°C). Превышение рекомендованного пика в 260°C может вызвать несколько проблем: деградацию эпоксидной линзы (пожелтение), повреждение проводных соединений внутри корпуса или термический стресс, ведущий к преждевременному отказу. Всегда используйте рекомендованный бессвинцовый или тщательно контролируемый низкотемпературный профиль.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикации состояния для сетевого коммутатора

Разработчику требуется несколько желтых светодиодов состояния для индикаторов активности портов на передней панели сетевого коммутатора. Панель имеет ограниченное пространство, требуя малогабаритного компонента. Выбран корпус 0603. Чтобы обеспечить единообразный внешний вид, разработчик указывает единую группу по длине волны (например, K: 589.5-592.0 нм) и единую группу по интенсивности (например, S2: 224-280 мкд) для всех светодиодов в спецификации материалов (BOM). Схема управления использует шину питания 3.3В. Предполагая VF 2.2В (середина группы D3) и целевой IF 20мА, токоограничивающий резистор рассчитывается как R = (3.3В - 2.2В) / 0.020А = 55 Ом. Выбран стандартный резистор 56 Ом. Посадочное место на печатной плате спроектировано в соответствии с рекомендованной в спецификации разводкой контактных площадок, чтобы обеспечить надежную пайку и правильное самоцентрирование во время оплавления.

12. Введение в принцип работы

Светодиод - это полупроводниковый диод. При приложении прямого напряжения электроны из полупроводника n-типа и дырки из полупроводника p-типа инжектируются в активную область (переход). Когда электрон рекомбинирует с дыркой, высвобождается энергия. В светодиоде эта энергия высвобождается в виде фотона (света). Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых в активной области. Для этого желтого светодиода материаловая система - AlInGaP, которая имеет запрещенную зону, соответствующую желтому свету (~590 нм). Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и помогает формировать световой пучок.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в SMD светодиодах движется в нескольких ключевых направлениях:

1. Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении (такие как лучшая эпитаксия AlInGaP и InGaN) дают больше люмен на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при том же световом потоке.
2. Миниатюризация:Корпуса продолжают уменьшаться (например, 0402, 0201), чтобы позволить создавать все более компактные конечные продукты, хотя это создает проблемы для теплового менеджмента и обработки.
3. Повышенная надежность и стабильность:Улучшения в материалах и процессах корпусирования приводят к увеличению срока службы и лучшей стабильности характеристик в зависимости от температуры и времени.
4. Интегрированные решения:Наблюдается тенденция к светодиодам со встроенными токоограничивающими резисторами или даже простыми микросхемами драйверов в одном корпусе, упрощая схемотехнику для конечного пользователя.
5. Цветовая однородность:Более жесткие допуски при сортировке и улучшенные производственные процессы постоянно повышают цветовую однородность между производственными партиями.

Данный конкретный 0603 желтый светодиод на основе AlInGaP представляет собой зрелое, надежное и экономически эффективное решение в рамках этой развивающейся технологической среды.