Техническая спецификация SMD светодиода желтого свечения на чипе AlInGaP - 2.0x1.25x1.1мм - 2.4В - 62.5мВт

1. Обзор изделия

В данном документе подробно описаны характеристики светодиодной лампы для поверхностного монтажа (SMD), в которой используется сверхъяркий чип из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения желтого света. Устройство заключено в компактный корпус, соответствующий отраслевым стандартам, и предназначено для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB), включая пайку оплавлением в инфракрасном диапазоне. Его миниатюрные размеры делают его подходящим для применений с ограниченным пространством в различных секторах электроники.

1.1 Ключевые преимущества и особенности

Светодиод обладает несколькими ключевыми особенностями, повышающими его удобство использования и надежность в современном производстве электроники:

• Соответствие директиве RoHS:Устройство изготовлено в соответствии с директивами об ограничении использования опасных веществ, что гарантирует экологическую безопасность.
• Высокояркий чип AlInGaP:Данный полупроводниковый материал обеспечивает эффективное желтое свечение с хорошей силой света.
• Упаковка, пригодная для автоматизации:Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, совместимой с высокоскоростным оборудованием для установки компонентов.
• Стандартная посадочная площадка:Соответствует стандартам корпусов EIA (Альянса электронной промышленности), обеспечивая совместимость при проектировании.
• Совместимость с интегральными схемами:Может управляться непосредственно выходами стандартных логических уровней.
• Пригодность для пайки оплавлением:Выдерживает стандартные профили инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, используемые на линиях сборки технологий поверхностного монтажа (SMT).

1.2 Целевые области применения и рынки

Данный компонент предназначен для широкого спектра функций индикации и подсветки в электронном оборудовании. Основные области применения включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния в беспроводных телефонах, сотовых телефонах и сетевом оборудовании.
• Вычислительная техника и офисная автоматизация:Подсветка клавиатур и клавиш в ноутбуках, индикаторы состояния на периферийных устройствах.
• Потребительская электроника и бытовая техника:Индикаторы питания, режима работы или функций.
• Промышленное оборудование:Панельные индикаторы для машин и систем управления.
• Дисплеи и вывески:Микродисплеи и символические светильники, где требуется компактный источник желтого света.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор абсолютных предельных значений и рабочих характеристик устройства. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для обеспечения надежной работы не рекомендуется эксплуатация на этих пределах или вблизи них.

• Рассеиваемая мощность (Pd):62.5 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус может рассеять в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток:60 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для обработки переходных всплесков.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для нормальной работы устройства.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C. Безопасный диапазон температур для устройства при отсутствии питания.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд во время пайки оплавлением (бессвинцовый процесс).

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в указанных условиях испытаний (IF = 20мА, Ta = 25°C).

• Сила света (Iv):Диапазон от 28.0 до 180.0 милликандел (мкд). Фактическое значение зависит от конкретного кода бина (см. Раздел 3). Измеряется с использованием датчика, отфильтрованного по кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси, что указывает на широкий конус обзора.
• Пиковая длина волны излучения (λP):588 нм. Длина волны в наивысшей точке спектра излучаемого света.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 584.5 нм до 597.0 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом для определения цвета (желтый), полученная из диаграммы цветности CIE. Конкретное значение определяется бином.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм. Ширина спектра излучения на половине его максимальной интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (VF):От 1.8В до 2.4В при 20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного смещения 5В.

2.3 Тепловые соображения

Хотя в предоставленных данных явно не представлены графики, тепловое управление подразумевается в рейтингах. Предел рассеиваемой мощности 62.5мВт и максимальная рабочая температура 85°C являются критическими. Превышение рейтинга Pd повысит температуру перехода, что может привести к ускоренной деградации светового потока, смещению прямого напряжения и, в конечном итоге, к отказу устройства. Конструкторы должны обеспечить адекватную разводку печатной платы и, при необходимости, тепловые переходы для поддержания температуры перехода в безопасных пределах во время работы.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к цвету, яркости и электрическим характеристикам.

3.1 Бинирование по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды классифицируются по падению прямого напряжения при испытательном токе 20мА. Это критически важно для проектирования токоограничивающих цепей и обеспечения равномерной яркости в массивах из нескольких светодиодов, питаемых от источника постоянного напряжения.

• Код бина F2:VF = от 1.80В до 2.10В (±0.1В допуск на бин).
• Код бина F3:VF = от 2.10В до 2.40В (±0.1В допуск на бин).

3.2 Бинирование по силе света (Iv)

Это бинирование сортирует светодиоды на основе их светового потока, измеряемого в милликанделах (мкд) при 20мА.

• Код бина N:28.0 - 45.0 мкд
• Код бина P:45.0 - 71.0 мкд
• Код бина Q:71.0 - 112.0 мкд
• Код бина R:112.0 - 180.0 мкд

Для каждого бина по интенсивности применяется допуск ±15%.

3.3 Бинирование по оттенку (доминирующей длине волны)

Эта классификация обеспечивает постоянство цвета путем сортировки светодиодов в соответствии с их доминирующей длиной волны, которая определяет воспринимаемый оттенок желтого.

• Код бина H:584.5 - 587.0 нм
• Код бина J:587.0 - 589.5 нм
• Код бина K:589.5 - 592.0 нм
• Код бина L:592.0 - 594.5 нм
• Код бина M:594.5 - 597.0 нм

Для каждого бина по длине волны поддерживается жесткий допуск ±1нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в документе приведены ссылки на конкретные графические данные, типичные кривые для такого устройства дают важное представление о его поведении в различных условиях.

4.1 Вольт-амперная характеристика (I-V)

Вольт-амперная характеристика светодиода AlInGaP нелинейна, аналогично стандартному диоду. Ниже прямого напряжения (VF) протекает очень маленький ток. Как только достигается VF, ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Это подчеркивает важность управления светодиодами с помощью источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и обеспечить стабильный световой поток. Типичный диапазон VF от 1.8В до 2.4В при 20мА является ключевым параметром для проектирования драйверной схемы.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току в значительном диапазоне. Однако эффективность (люмены на ватт) может достигать пика при определенном токе, а затем снижаться при более высоких токах из-за усиления тепловых эффектов и спада. Работа на рекомендованном испытательном токе 20мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Температурная зависимость

Работа светодиода чувствительна к температуре. При увеличении температуры перехода:

• Прямое напряжение (VF):Уменьшается. Это может повлиять на стабилизацию тока в простых цепях с ограничительным резистором.
• Сила света (Iv):Уменьшается. Световой поток падает с ростом температуры.
• Доминирующая длина волны (λd):Может незначительно смещаться, потенциально вызывая тонкое изменение цвета.

Эти эффекты подчеркивают необходимость хорошего теплового проектирования, особенно в приложениях с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды.

4.4 Спектральное распределение

Спектр излучения характеризуется пиком на длине волны 588 нм (желтый) с относительно узкой полушириной 15 нм. Это указывает на хорошую насыщенность цвета. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, тщательно бинируется для обеспечения визуальной согласованности между различными производственными партиями.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты устройства и полярность

Корпус светодиода имеет номинальные размеры. Катод обычно обозначается зеленым оттенком на соответствующей стороне устройства или выемкой в корпусе. Во время сборки необходимо соблюдать правильную полярность для обеспечения корректной работы. Линза прозрачная, что позволяет излучению желтого света от чипа AlInGaP выходить без цветовой фильтрации.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставлена рекомендуемая контактная площадка (посадочное место) для печатной платы, обеспечивающая надежную пайку. Эта конфигурация включает соответствующие размеры и расстояние между площадками для достижения хорошего паяльного валика, обеспечения механической стабильности и облегчения правильной пайки оплавлением. Соблюдение этой рекомендуемой конфигурации помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) и другие дефекты пайки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры инфракрасной пайки оплавлением

Устройство совместимо с бессвинцовыми процессами инфракрасной пайки оплавлением. Для успешной сборки без повреждения светодиода критически важен рекомендуемый профиль.

• Зона предварительного нагрева:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для постепенного повышения температуры и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Устройство может выдерживать эту температуру ограниченное время.
• Время выше температуры ликвидуса (на пике):Максимум 10 секунд. Устройство не должно подвергаться пиковой температуре дольше этого времени, и пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз.

Эти параметры соответствуют стандартам JEDEC. Фактический профиль должен быть охарактеризован для конкретной сборки печатной платы с учетом толщины платы, плотности компонентов и спецификаций паяльной пасты.

6.2 Ручная пайка (при необходимости)

Если требуется ручной ремонт, необходима особая осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на паяное соединение.
• Частота:Ручная пайка должна выполняться только один раз, чтобы минимизировать термическую нагрузку.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса. Рекомендуемые средства включают этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Нельзя использовать неуказанные химические жидкости.

6.4 Условия хранения и обращения

Чувствительность к электростатическому разряду (ESD):Хотя устройство явно не классифицируется как высокочувствительное, рекомендуется соблюдать осторожность. Рекомендуется обращение с заземленным браслетом или антистатическими перчатками. Все оборудование и рабочие места должны быть правильно заземлены для предотвращения повреждения от статического электричества или скачков напряжения.

Чувствительность к влаге:Устройство имеет уровень чувствительности к влаге (MSL). Для упаковок, которые были вскрыты и подвергались воздействию окружающей влажности:

• Пайка оплавлением должна быть завершена в течение одной недели (что указывает на MSL 3).
• Для хранения более одной недели устройства должны храниться в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде.
• Если хранение вне оригинальной упаковки превышает неделю, перед пайкой требуется прогрев при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время пайки оплавлением.
• Срок годности невскрытых влагозащищенных пакетов с осушителем составляет один год при хранении при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤90%.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в формате упаковки, оптимизированном для автоматизированной сборки:

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:3000 штук.
• Минимальный объем заказа:500 штук для остаточных количеств.
• Герметизация карманов:Пустые карманы для компонентов запечатаны покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Допускается отсутствие максимум двух последовательных светодиодов согласно спецификации.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Соображения по проектированию схем

Ограничение тока:Светодиод является устройством, управляемым током. При подключении к источнику напряжения обязателен последовательный токоограничивающий резистор или специализированная схема драйвера постоянного тока. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (Vисточника - VF) / IF, где VF - прямое напряжение (для безопасности используйте максимальное значение из бина), а IF - желаемый прямой ток (например, 20мА).

Параллельное соединение:Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к одному источнику тока, как правило, не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (бинирование Vf). Небольшие различия в Vf могут привести к тому, что один светодиод будет потреблять значительно больше тока, чем другие, что приведет к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке. Предпочтительны последовательное соединение или индивидуальное управление током для каждого светодиода.

Защита от обратного напряжения:Хотя светодиод может выдерживать обратное напряжение до 5В, хорошей практикой является избегать его воздействия. В цепях переменного тока или биполярных цепях может потребоваться защитный диод, включенный параллельно (в обратном смещении относительно светодиода).

8.2 Тепловое управление в приложении

Для приложений, работающих при высоких температурах окружающей среды или при токах, близких к максимальному значению, рассмотрите следующее:

• Используйте печатную плату с тепловыми переходами под тепловой площадкой светодиода (если применимо) для отвода тепла на другие слои или радиатор.
• Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате, соединенную с паяными площадками светодиода, чтобы она действовала как радиатор.
• Снижайте максимальный рабочий ток по мере увеличения температуры окружающей среды выше 25°C, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы.

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 130 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкой видимости. Для сфокусированного или направленного света могут использоваться внешние линзы или световоды. Прозрачная линза обеспечивает минимальное поглощение излучаемого желтого света.

9. Отказ от ответственности по надежности и области применения

Устройство предназначено для использования в стандартном коммерческом и промышленном электронном оборудовании, включая офисную, коммуникационную технику и бытовые приборы. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может поставить под угрозу безопасность, здоровье или жизнь — например, в авиации, транспорте, медицине или критически важных системах безопасности — перед внедрением в конструкцию необходимы специальные консультации и квалификация с производителем компонентов. Стандартные спецификации продукта могут быть недостаточными для таких высоконадежных применений.