Техническая спецификация SMD светодиода желтого цвета 595 нм - корпус EIA - 30 мА - 75 мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации высокопроизводительного поверхностного желтого светодиода. Устройство использует технологию ультраяркого чипа AlInGaP, обеспечивая высокую силу света в компактном корпусе стандартного промышленного исполнения. Оно спроектировано для совместимости с автоматизированными процессами сборки, включая инфракрасную пайку оплавлением, что делает его подходящим для серийного производства. Продукт соответствует директиве RoHS и классифицируется как экологически безопасный.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эксплуатационные пределы устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих параметров может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная мощность, которую светодиод может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА постоянного тока. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы.
• Снижение номинала:Максимальный прямой ток должен линейно снижаться на 0.4 мА за каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 50°C для обеспечения надежности.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение более высокого обратного напряжения может повредить полупроводниковый переход светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -55°C до +85°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 5 секунд, совместим с бессвинцовыми процессами.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются при Ta=25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):Диапазон от минимального значения 18.0 мкд до типичного значения 50.0 мкд. Это воспринимаемая яркость, измеренная датчиком с фильтром, соответствующим фотопической кривой чувствительности глаза человека (кривая МКО).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Этот широкий угол обзора указывает на то, что светодиод излучает свет в широкой области, причем точки половинной интенсивности расположены под углом 65 градусов от центральной оси.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):595 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):592 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет светодиода, полученный из расчетов цветности МКО.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):16 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический источник света.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.4 В, максимум 2.4 В при 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложении обратного смещения 5 В.
• Емкость (C):Обычно 40 пФ, измеренная при смещении 0 В и частоте 1 МГц.

3. Объяснение системы сортировки

Сила света светодиодов сортируется по группам для обеспечения однородности в производственной партии. Код группы определяет минимальный и максимальный диапазон интенсивности.

• Код группы M:18.0 - 28.0 мкд
• Код группы N:28.0 - 45.0 мкд
• Код группы P:45.0 - 71.0 мкд
• Код группы Q:71.0 - 112.0 мкд
• Код группы R:112.0 - 180.0 мкд

К каждой группе интенсивности применяется допуск +/-15%. Эта система позволяет разработчикам выбирать светодиоды с предсказуемым уровнем яркости для своего применения.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификациях указаны конкретные графики (например, Рис.1, Рис.6), типичные кривые для таких устройств включают:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Кривая будет иметь характерное "колено" напряжения около 2.0-2.4 В.
• Зависимость силы света от прямого тока:Интенсивность обычно линейно возрастает с увеличением тока до определенного предела, после чего эффективность может снижаться из-за нагрева.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Интенсивность обычно снижается с повышением температуры окружающей среды из-за снижения внутренней квантовой эффективности и увеличения безызлучательной рекомбинации.
• Спектральное распределение:График относительной излучательной мощности в зависимости от длины волны с пиком на 595 нм и полушириной 16 нм, подтверждающий желтое свечение.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, иллюстрирующая угловое распределение интенсивности света, подтверждающая полный угол обзора 130 градусов.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном промышленном корпусе EIA. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус оснащен прозрачной линзой.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

В спецификациях приведена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения и механической стабильности во время пайки оплавлением. Катод обычно идентифицируется визуальным маркером на корпусе, таким как выемка, зеленая метка или более короткий вывод. Рекомендуемая конструкция контактных площадок помогает предотвратить "эффект надгробия" и обеспечивает правильное выравнивание.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль инфракрасной (ИК) пайки оплавлением для процессов с бессвинцовой паяльной пастой (SnAgCu). Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Повышение температуры до 120-150°C.
• Время выдержки/предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для активации флюса и выравнивания температуры платы.
• Пиковая температура:Максимум 240°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Конкретная продолжительность (подразумеваемая профилем) для обеспечения правильного формирования паяного соединения без перегрева компонента.
• Критический предел:Корпус компонента не должен превышать 260°C более 5 секунд.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Температура жала паяльника не должна превышать 300°C.
• Время пайки на вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами.
• Это следует выполнять только один раз, чтобы избежать термического напряжения на корпусе.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Рекомендуемые растворители - этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре. Светодиод следует погружать менее чем на одну минуту. Неуказанные химикаты могут повредить пластиковую линзу или материал корпуса.

6.4 Условия хранения

• Рекомендуемые условия хранения: ≤30°C и ≤70% относительной влажности.
• Светодиоды, извлеченные из оригинальной влагозащитной упаковки, должны быть припаяны оплавлением в течение 672 часов (28 дней) для предотвращения поглощения влаги.
• Для длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор.
• Компоненты, хранящиеся вне пакета более 672 часов, требуют предварительной термообработки (приблизительно 60°C в течение не менее 24 часов) перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время пайки оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в 8-мм несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм), совместимых со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов.

• Количество на катушке: 3000.
• Минимальный объем заказа (МОQ) для остатков:500 штук.
• Верхняя покрывающая лента:Пустые гнезда для компонентов в несущей ленте запечатываются верхней покрывающей лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации катушки, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода ("пропуски").
• Упаковка соответствует стандарту ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот светодиод подходит для общего освещения и индикации в обычном электронном оборудовании, включая, но не ограничиваясь:

• Индикаторы состояния на потребительской электронике (телевизоры, маршрутизаторы, зарядные устройства).
• Подсветка кнопок, переключателей или небольших панелей.
• Декоративное освещение в бытовой технике.
• Элементы вывесок и дисплеев.

Важное примечание:Не рекомендуется для критически важных для безопасности применений (например, авиация, медицинское жизнеобеспечение, управление транспортом) без предварительной консультации и квалификации, так как отказ может поставить под угрозу жизнь или здоровье.

8.2 Особенности проектирования схемы

Способ управления:Светодиоды - это устройства, управляемые током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодовнастоятельно рекомендуетсяиспользовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом (Схема A).

• Схема A (Рекомендуемая):Vcc → Резистор → Светодиод → GND. Это компенсирует незначительные вариации прямого напряжения (V_F) отдельных светодиодов, гарантируя, что каждый получает почти одинаковый ток и, следовательно, излучает схожую яркость.
• Схема B (Не рекомендуется для параллельного включения):Прямое параллельное подключение нескольких светодиодов к одному токоограничивающему резистору (Vcc → Резистор → [LED1 // LED2 // ...] → GND) не рекомендуется. Небольшие различия в V_Fмогут вызвать значительный дисбаланс тока, при котором светодиод с наименьшим V_Fзабирает большую часть тока, становясь ярче и потенциально перегружаясь, в то время как другие будут тусклее.

Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F- типичное прямое напряжение (например, 2.4 В), а I_F- желаемый рабочий ток (например, 20 мА).

9. Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиод чувствителен к электростатическому разряду. ЭСР может вызвать скрытые или катастрофические повреждения, ухудшая производительность или вызывая немедленный отказ.

Симптомы повреждения ЭСР:Высокий обратный ток утечки, аномально низкое прямое напряжение (V_F) или отсутствие свечения при низких токах управления.

Меры предотвращения ЭСР:

• Операторы должны носить заземленный браслет или антистатические перчатки.
• Все оборудование, рабочие столы и стеллажи для хранения должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизатор для нейтрализации статических зарядов, которые могут накапливаться на линзе светодиода из-за трения при обращении.
• Обращайтесь с компонентами в защищенной от ЭСР зоне (EPA).

Тестирование на повреждение ЭСР:Проверьте свечение и измерьте V_Fпри очень низком токе (например, 0.1 мА). Для этого продукта AlInGaP "исправный" светодиод должен иметь V_F> 1.4 В при 0.1 мА.

10. Техническое сравнение и отличия

Этот светодиод отличается несколькими ключевыми особенностями:

• Технология чипа:Использует AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный высокой эффективностью и стабильностью в красном, оранжевом, янтарном и желтом спектрах по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP.
• Яркость:Обеспечивает высокую силу света (до 180 мкд в высшей группе) в небольшом корпусе.
• Широкий угол обзора:Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкое и равномерное освещение, идеальное для панельных индикаторов.
• Совместимость с процессами:Полностью совместим с автоматизированной сборкой SMT и бессвинцовой ИК пайкой оплавлением, что снижает сложность и стоимость производства.
• Стандартизация:Стандартный корпус EIA обеспечивает легкую замену поставщика и переносимость конструкции.

11. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

В1: В чем разница между пиковой длиной волны (λ_P) и доминирующей длиной волны (λ_d)?

О1: Пиковая длина волны - это физическая точка максимальной спектральной мощности излучения. Доминирующая длина волны - это расчетное значение, представляющее воспринимаемый цвет, определенный диаграммой цветности МКО. Они часто близки, но не идентичны.

В2: Могу ли я непрерывно управлять этим светодиодом на его максимальном пиковом токе (80 мА)?

О2: Нет. Номинал 80 мА предназначен для очень коротких импульсов (длительность 0.1 мс) с низкой скважностью (10%). Непрерывная работа не должна превышать номинальный постоянный прямой ток 30 мА, и этот ток должен быть снижен при температуре окружающей среды выше 50°C.

В3: Почему для каждого светодиода при параллельном включении нужен отдельный последовательный резистор?

О3: Он обеспечивает отрицательную обратную связь, стабилизируя ток. Если у одного светодиода немного ниже V_F, падение напряжения на его резисторе немного увеличивается, ограничивая рост тока и балансируя яркость всех светодиодов.

В4: Насколько критичен срок в 672 часа после вскрытия влагозащитного пакета?

О4: Это очень важно для надежности процесса. Поглощенная влага может быстро испаряться во время пайки оплавлением, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("эффект попкорна"). Соблюдение этого правила или выполнение цикла термообработки необходимо для высокого выхода годных изделий.

12. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование панели управления с 10 желтыми индикаторами состояния. Источник питания системы - 5 В.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока:Выберите ток управления. Для баланса яркости и долговечности из условий тестирования спецификации выбран ток 20 мА.
2. Топология схемы:Для обеспечения равномерной яркости используйте Схему A: один резистор на светодиод.
3. Расчет резистора:Используя типичное V_F= 2.4 В, V_{питания}= 5 В, I_F= 0.020 А.
   
   R = (5 В - 2.4 В) / 0.020 А = 2.6 В / 0.02 А = 130 Ом.
   
   Ближайшее стандартное значение резистора с допуском 5% - 130 Ом или 120 Ом. Использование 120 Ом даст I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7 мА, что допустимо.
4. Мощность резистора:P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048 Вт. Стандартный резистор мощностью 1/8 Вт (0.125 Вт) или 1/10 Вт более чем достаточен.
5. Разводка:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок из спецификации для оптимальных паяных соединений и механической прочности.
6. Сборка:Следуйте рекомендуемому профилю ИК пайки оплавлением. Убедитесь, что компоненты используются в течение 672 часов после вскрытия упаковки или прошли соответствующую термообработку.

13. Введение в технологический принцип

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале AlInGaP, выращенном на подложке. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как AlInGaP, эта рекомбинация часто высвобождает энергию в виде фотонов (света) - процесс, называемый электролюминесценцией. Конкретная длина волны излучаемого света (желтый, ~592-595 нм) определяется шириной запрещенной зоны сплава AlInGaP. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует чип, обеспечивает механическую защиту и формирует световой пучок (в данном случае для широкого угла обзора).

14. Тенденции отрасли

Рынок SMD светодиодов продолжает развиваться. Общие тенденции, наблюдаемые в таких компонентах, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт).
• Миниатюризация:Хотя это стандартный корпус, отрасль стремится к уменьшению размеров (например, 0402, 0201) для применений с ограниченным пространством.
• Повышенная надежность:Улучшенные материалы и процессы корпусирования приводят к увеличению срока службы и лучшей производительности при термических и экологических нагрузках.
• Стандартизация и совместимость:Соблюдение глобальных стандартов (EIA, JEDEC) и совместимость процессов (бессвинцовые, пайка оплавлением) остаются критически важными для беспрепятственной интеграции в современное электронное производство.
• Цветовая однородность:Для применений, требующих точного соответствия цветов, требуются более жесткие спецификации сортировки и передовые технологии люминофоров (для белых светодиодов).