Техническая спецификация SMD светодиода желтого свечения AlInGaP - Корпус для поверхностного монтажа - Прямое напряжение 1.8-2.4В - Световой поток до 2.13 лм

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики светодиода для поверхностного монтажа (SMD), использующего полупроводниковый материал фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения желтого света. Прибор заключен в корпус с прозрачной линзой и предназначен для автоматизированных процессов сборки и применений с ограниченным пространством. Его основная функция - служить индикатором состояния, сигнальным источником света или компонентом подсветки передней панели в широком спектре электронного оборудования.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что подходит для высокоскоростного автоматизированного оборудования для установки компонентов.
• Имеет стандартный корпус в соответствии с EIA (Альянс электронной промышленности).
• Логические уровни, совместимые с микросхемами, для легкой интеграции с управляющими цепями.
• Полностью совместим с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, поддерживает бессвинцовые профили пайки.
• Предварительно кондиционирован для соответствия уровню чувствительности к влажности JEDEC (Объединенный инженерный совет по электронным приборам) MSL 3, что указывает на срок хранения после вскрытия упаковки 168 часов при <30°C/60% относительной влажности.

1.2 Целевые рынки и области применения

Данный светодиод разработан для надежной работы и высокой производительности в различных отраслях. Ключевые области применения включают:

• Телекоммуникации:Индикаторы состояния в беспроводных телефонах, сотовых телефонах и сетевом оборудовании.
• Офисная автоматизация:Панельные индикаторы в принтерах, сканерах и ноутбуках.
• Бытовая техника:Индикаторы включения, режима или функции в различных бытовых устройствах.
• Промышленное оборудование:Индикаторы рабочего состояния и неисправностей на панелях управления и станках.
• Общая индикация:Сигнальные и символьные источники света, а также подсветка передних панелей, где требуется равномерное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен детальный разбор предельных значений работы и характеристик прибора в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения представляют собой пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них.

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальное количество мощности, которое прибор может рассеять в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):80 мА. Это максимальный мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это рекомендуемый максимальный ток для непрерывной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Приложение обратного напряжения, превышающего это значение, может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором прибор предназначен для работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения в нерабочем состоянии.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют типичные характеристики светодиода при работе в указанных условиях испытаний (I_F= 20мА).

• Световой поток (Φ_v):от 0.67 лм (мин.) до 2.13 лм (макс.). Это общая воспринимаемая мощность света, излучаемого источником, измеряемая в люменах (лм). Широкий диапазон регулируется системой сортировки.
• Сила света (I_v):от 224 мкд (мин.) до 710 мкд (макс.). Это световой поток на единицу телесного угла в заданном направлении, измеряемый в милликанделах (мкд). Это референсное значение, полученное из измерения светового потока.
• Угол обзора (2θ_1/2):120° (тип.). Это полный угол, при котором сила света составляет половину значения на оптической оси (0°), что указывает на очень широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):591 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 584.5 нм до 594.5 нм. Единственная длина волны, определяющая воспринимаемый цвет света, с допуском ±1 нм на каждый бин.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (тип.). Спектральная ширина излучения на половине его максимальной интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.8 В (мин.) до 2.4 В (макс.) при 20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока, с допуском ±0.1В на каждый бин.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки, протекающий при обратном смещении прибора.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения однородности в производственных партиях светодиоды сортируются по ключевым параметрам в бины. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по яркости, цвету и напряжению.

3.1 Сортировка по световому потоку / силе света

Светодиод классифицируется по бинам на основе его общего светового выхода. Допуск в пределах каждого бина по силе света составляет ±11%.

• Бин D2:от 0.67 лм до 0.84 лм (от 224 мкд до 280 мкд)
• Бин E1:от 0.84 лм до 1.07 лм (от 280 мкд до 355 мкд)
• Бин E2:от 1.07 лм до 1.35 лм (от 355 мкд до 450 мкд)
• Бин F1:от 1.35 лм до 1.68 лм (от 450 мкд до 560 мкд)
• Бин F2:от 1.68 лм до 2.13 лм (от 560 мкд до 710 мкд)

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при 20мА, с допуском ±0.1В на каждый бин. Это критически важно для расчета токоограничивающего резистора и проектирования источника питания.

• Бин D2:от 1.8 В до 2.0 В
• Бин D3:от 2.0 В до 2.2 В
• Бин D4:от 2.2 В до 2.4 В

3.3 Сортировка по оттенку / доминирующей длине волны

Эта сортировка обеспечивает постоянство цвета. Доминирующая длина волны, определяющая воспринимаемый желтый оттенок, сортируется в определенные диапазоны с допуском ±1 нм на каждый бин.

• Бин H:от 584.5 нм до 587.0 нм
• Бин J:от 587.0 нм до 589.5 нм
• Бин K:от 589.5 нм до 592.0 нм
• Бин L:от 592.0 нм до 594.5 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены конкретные графические данные, можно проанализировать типичные тенденции для светодиодов AlInGaP:

4.1 Вольт-амперная характеристика (I-V)

Прямое напряжение (V_F) демонстрирует логарифмическую зависимость от прямого тока (I_F). Оно увеличивается нелинейно, с более резким ростом при низких токах (вблизи напряжения включения) и более линейным увеличением при высоких токах из-за последовательного сопротивления в полупроводнике и корпусе.

4.2 Зависимость светового потока от прямого тока

Световой выход (световой поток), как правило, пропорционален прямому току в значительном рабочем диапазоне. Однако эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при определенном токе и может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения и падения эффективности.

4.3 Температурная зависимость

Ключевые параметры зависят от температуры перехода (T_j):

• Прямое напряжение (V_F):Уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент).
• Световой поток/Сила света:Как правило, уменьшается с ростом температуры. Скорость уменьшения является критическим фактором для теплового режима в мощных приложениях или при высоких температурах окружающей среды.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Может незначительно смещаться с температурой, влияя на воспринимаемый цвет.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Прибор соответствует стандартному SMD корпусу EIA. Все критические размеры, включая длину, ширину, высоту корпуса и расстояние между выводами, приведены в спецификации со стандартным допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Материал прозрачной линзы обычно на основе эпоксидной смолы или силикона.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Катод обычно маркируется на корпусе прибора, часто выемкой, зеленой точкой или другим визуальным индикатором. В спецификации приведена рекомендуемая посадочная площадка на печатной плате (ПП) для пайки оплавлением в ИК-печи или паровой фазе. Этот рисунок разработан для обеспечения правильного формирования паяного соединения, самоцентрирования во время оплавления и надежного механического крепления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Рекомендуемый профиль ИК оплавления

Прибор совместим с бессвинцовыми процессами пайки. В спецификации приведен профиль, соответствующий J-STD-020B. Ключевые параметры обычно включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C, с максимальным временем 120 секунд для постепенного нагрева сборки и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса припоя (например, 217°C для SAC305) должно контролироваться.
• Общее время пайки:Максимум 10 секунд при пиковой температуре, допускается не более двух циклов оплавления.

Примечание:Оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции ПП, компонентов, паяльной пасты и печи. Приведенный профиль является руководством, которое должно быть охарактеризовано для реальной производственной установки.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Для ручной пайки допускается только один цикл пайки, чтобы минимизировать термическое напряжение на корпусе светодиода.

6.3 Очистка

Следует использовать только указанные чистящие средства. Неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу или корпус. Если требуется очистка после пайки, рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты.

6.4 Хранение и обращение

Правильное хранение критически важно из-за уровня чувствительности прибора к влаге (MSL 3):

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности (RH). Использовать в течение одного года с даты герметизации пакета.
• Вскрытая упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤60% RH. Компоненты должны быть оплавлены в ИК-печи в течение 168 часов (7 дней) после воздействия окружающего воздуха.
• Продолжительное воздействие:Для хранения более 168 часов хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотной среде. Компоненты, подвергшиеся воздействию более 168 часов, требуют предварительной сушки при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в стандартной тисненой транспортной ленте:

• Ширина ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:2000 штук (стандартная полная катушка).
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Лента запечатана верхней покровной лентой. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481, с допущением на максимум два последовательно отсутствующих компонента.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Ограничение тока

Для надежной работы обязателен последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз бина или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый I_Fв наихудших условиях. Мощность резистора должна быть достаточной: P_R= (I_F)² * R_s.

8.2 Тепловой режим

Хотя это маломощный прибор, правильное тепловое проектирование продлевает срок службы и поддерживает стабильность светового выхода. Обеспечьте достаточную площадь меди на ПП, соединенную с тепловой площадкой светодиода (если применимо) или выводами для рассеивания тепла. Избегайте работы на абсолютном максимальном токе и рассеиваемой мощности при высоких температурах окружающей среды.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120° обеспечивает очень широкий луч. Для применений, требующих более сфокусированного луча, необходимо использовать вторичную оптику (линзы, световоды). Прозрачная линза подходит для применений, где изображение кристалла не критично; для более рассеянного вида потребуется матовая или цветная рассеивающая линза.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 В чем разница между световым потоком и силой света?

Световой поток (лм)измеряет общее количество видимого света, излучаемого источником во всех направлениях.Сила света (мкд)измеряет, насколько ярким кажется источник в определенном направлении. Светодиод с высокой силой света может иметь узкий луч, в то время как светодиод с высоким световым потоком излучает больше общего света, возможно, на большей площади. В данной спецификации сила света является референсным значением, полученным из измерения потока.

9.2 Почему важна сортировка?

Производственные вариации вызывают различия в V_F, световом выходе и цвете между отдельными светодиодами. Сортировка распределяет их по группам с жестко контролируемыми параметрами. Для применений, требующих однородного внешнего вида (например, многосветодиодные дисплеи, подсветка) или точного управления током, указание одного бина или смеси бинов из одной группы является обязательным.

9.3 Можно ли использовать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

No.Светодиод - это диод с нелинейной ВАХ. Небольшое увеличение напряжения выше его V_Fможет вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Последовательный резистор (или драйвер постоянного тока) всегда необходим для безопасной установки рабочей точки.

9.4 Что произойдет, если превысить время хранения или оплавления после вскрытия упаковки?

Влага, поглощенная пластиковым корпусом, может быстро испаряться во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или повреждение соединительных проводов ("вспучивание"). Следование рекомендациям MSL 3 (срок хранения 168 часов) и выполнение требуемой сушки при превышении этого срока критически важно для выхода годных изделий и долгосрочной надежности.

10. Принцип работы и технология

10.1 Полупроводниковая технология AlInGaP

Этот светодиод использует полупроводниковое соединение фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для активной области. Путем точного контроля соотношения этих элементов во время роста кристалла ширина запрещенной зоны материала настраивается для излучения света в желтой области видимого спектра (около 590 нм) при рекомбинации электронов и дырок через запрещенную зону (электролюминесценция). Технология AlInGaP известна своей высокой эффективностью в красном, оранжевом и желтом диапазонах длин волн.

10.2 Конструкция SMD корпуса

Полупроводниковый кристалл устанавливается на выводную рамку, которая обеспечивает электрические соединения (анод и катод) и часто служит радиатором. Соединительные провода соединяют верхнюю часть кристалла с другим выводом рамки. Затем эта сборка инкапсулируется в прозрачную эпоксидную или силиконовую компаундную массу, формирующую линзу. Форма линзы определяет угол обзора и обеспечивает механическую и экологическую защиту.