SMD светодиод желтый 120° угол обзора - Электрические/Оптические характеристики - Применение в автомобильных аксессуарах - Техническая документация

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики высокопроизводительного поверхностного светоизлучающего диода (SMD LED). Устройство спроектировано для надежной работы в жестких условиях, специально для аксессуарных применений в автомобильной отрасли. Его миниатюрный форм-фактор и стандартизированный корпус делают его подходящим для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB) и конструкций с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Светодиод обладает несколькими ключевыми особенностями, обеспечивающими его надежность и простоту интеграции:

• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Автоматизированная обработка:Поставляется упакованным в 12-миллиметровую ленту на катушках диаметром 7 дюймов, совместим со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Стандарты высокой надежности:Устройство проходит предварительное кондиционирование, ускоренное до уровня JEDEC Level 2, и квалифицировано в соответствии со стандартом AEC-Q101 Rev D, который является эталоном для дискретных полупроводниковых компонентов в автомобильных приложениях.
• Совместимость с процессами:Спроектировано для совместимости с процессами инфракрасной (IR) пайки оплавлением, которые являются стандартными в современном электронном производстве.
• Электрический интерфейс:Устройство совместимо с интегральными схемами (ИС), что упрощает проектирование схемы управления.

1.2 Целевой рынок и области применения

Основное целевое применение — этосистемы автомобильных аксессуаров. Сюда входят элементы внутреннего и внешнего освещения, не являющиеся частью критически важных для безопасности систем освещения (например, фары, стоп-сигналы). Примерами могут служить индикаторы на приборной панели, подсветка салона, подсветка зоны выхода (puddle lights) или индикаторы состояния различных подсистем автомобиля. Сочетание высокой яркости, широкого угла обзора и автомобильной квалификации делает его подходящим для этих целей.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

В этом разделе приводится детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик устройства. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):530 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеивать в виде тепла.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):400 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно определяемый при определенных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для управления температурой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):от 5 мА до 200 мА. Это рекомендуемый диапазон для непрерывной работы. Минимальный ток обеспечивает стабильный световой поток, а максимальный предотвращает перегрев.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -40°C до +110°C. Такой широкий диапазон характерен для автомобильных компонентов.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что соответствует стандартным профилям бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для производительности и долговечности светодиода. Эти параметры определяют, как тепло отводится от полупроводникового перехода.

• Тепловое сопротивление, переход-окружающая среда (R_θJA):Типичное значение 50 °C/Вт. Измерено на плате FR4 (толщиной 1.6 мм) с медной контактной площадкой 16 мм². Это значение показывает, насколько повышается температура перехода на каждый ватт рассеиваемой мощности относительно температуры окружающего воздуха.
• Тепловое сопротивление, переход-точка пайки (R_θJS):Типичное значение 30 °C/Вт. Этот параметр часто более полезен, так как описывает тепловой путь к печатной плате, которая является основным радиатором. Чем ниже значение, тем лучше.
• Максимальная температура перехода (T_J):125 °C. Абсолютный верхний предел температуры полупроводникового перехода.

2.3 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний (I_F= 140мА, Ta=25°C).

• Сила света (I_V):от 4.5 кд (мин.) до 11.2 кд (макс.). Измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE). Фактическое значение подвергается бинингу (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):Типичное значение 120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения. Такой широкий угол обзора обеспечивает широкое и равномерное распределение света.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Типичное значение 592 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 583 нм до 595 нм. Это единственная длина волны, которая наилучшим образом представляет воспринимаемый цвет света, полученный из диаграммы цветности CIE. Она подвергается бинингу для обеспечения однородности.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типичное значение 18 нм. Это указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина означает более насыщенный, чистый цвет.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.90 В (мин.) до 2.65 В (макс.) при 140мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Оно подвергается бинингу для помощи в проектировании схемы.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R= 12В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр предназначен только для целей тестирования.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и производительности в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Код партии имеет формат: Vf / Iv / Wd (например, D/DA/3).

3.1 Бининг прямого напряжения (Vf)

Бины гарантируют, что светодиоды имеют схожее падение напряжения, что важно для равномерного распределения тока в параллельных цепях или для предсказуемого проектирования драйверов.

• Коды бинов:C (1.90-2.05В), D (2.05-2.20В), E (2.20-2.35В), F (2.35-2.50В), G (2.50-2.65В).
• Допуск:±0.1В внутри каждого бина.

3.2 Бининг силы света (Iv)

Это группирует светодиоды по яркости их светового потока.

• Коды бинов:DA (4.5-5.6 кд), DB (5.6-7.1 кд), EA (7.1-9.0 кд), EB (9.0-11.2 кд).
• Допуск:±11% внутри каждого бина.

3.3 Бининг доминирующей длины волны (Wd)

Это обеспечивает постоянство воспринимаемого желтого цвета между производственными партиями.

• Коды бинов:3 (583-586 нм), 4 (586-589 нм), 5 (589-592 нм), 6 (592-595 нм).
• Допуск:±1 нм внутри каждого бина.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Пространственное распределение (диаграмма направленности)

Предоставленная полярная диаграмма (Рис. 2) визуально представляет угол обзора 120 градусов. Она показывает относительную силу света в зависимости от угла относительно центральной оси. Для таких широкоугольных светодиодов диаграмма направленности обычно является ламбертовой или близкой к ней, что означает, что интенсивность падает по косинусу угла.

4.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения / силы света

Хотя в предоставленном отрывке явно не представлены графики, типичные кривые для светодиодов AlInGaP показывают нелинейную зависимость. Прямое напряжение (V_F) увеличивается логарифмически с ростом тока. Сила света (I_V) обычно пропорциональна прямому току до определенного предела, после чего происходит падение эффективности из-за увеличения тепловыделения и других полупроводниковых эффектов. Работа при рекомендуемых 140мА, вероятно, находится в области высокой эффективности.

4.3 Температурная зависимость

Производительность светодиода чувствительна к температуре. При увеличении температуры перехода:

• Прямое напряжение (V_F):Немного уменьшается (отрицательный температурный коэффициент).
• Сила света (I_V):Уменьшается. Световой поток может значительно снизиться при высоких температурах, поэтому управление тепловым режимом (низкое R_θJS) имеет решающее значение.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Может незначительно смещаться, потенциально влияя на воспринимаемый цвет, особенно в приложениях с жестким бинингом.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса и идентификация полярности

Светодиод использует стандартный корпус EIA. Критические размеры включают длину, ширину и высоту с типичным допуском ±0.2 мм. Важное конструктивное замечание: вывод АНОДА также служит основным радиатором для светодиода. Это означает, что контактная площадка анода на печатной плате должна быть спроектирована для максимального отвода тепла, так как это основной путь для отвода тепла от перехода светодиода к плате.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок на PCB

Предоставлена схема посадочного места для пайки оплавлением. Следование этой рекомендации необходимо для обеспечения правильного формирования паяного соединения, хорошего электрического контакта и, что критически важно, максимальной теплопередачи от анодной/теплоотводящей площадки к медным слоям платы. Размер и форма этой площадки напрямую влияют на эффективное тепловое сопротивление (R_θJS).

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Указан подробный график профиля оплавления, соответствующий J-STD-020 для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:Повышение температуры до 150-200°C.
• Время выдержки/предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для стабилизации температуры и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Время, проведенное выше температуры плавления припоя, критически важно; профиль гарантирует, что оно находится в пределах (обычно 60-90 секунд) для формирования надежных соединений без термического повреждения компонента.
• Количество проходов:Максимум два цикла оплавления.

6.2 Ручная пайка (при необходимости)

Если требуется ручная доработка:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время пайки:Максимум 3 секунды на соединение.
• Количество ремонтов:Только один раз для ручной пайки, чтобы минимизировать термические напряжения.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, чтобы избежать повреждения корпуса светодиода. Рекомендуемые средства — этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту.

7. Меры предосторожности при хранении и обращении

7.1 Чувствительность к влаге

Этот продукт классифицирован какУровень чувствительности к влаге (MSL) 2 в соответствии с JEDEC J-STD-020.

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70%. Срок годности составляет один год с даты изготовления при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из запечатанного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% RH. Рекомендуется завершить пайку оплавлением в течение 365 дней после вскрытия.
• Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев (сушка):Если компоненты находились в условиях окружающей среды более 365 дней, перед пайкой их необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа \"попкорн\" во время оплавления.

7.2 Предупреждение по применению

Светодиод предназначен для обычного электронного и автомобильного аксессуарного оборудования. Для применений, где отказ может напрямую угрожать жизни или здоровью (например, основные авиационные системы, медицинское оборудование жизнеобеспечения, критические устройства безопасности), перед внедрением требуется специальная оценка надежности и консультация с производителем.

8. Информация об упаковке и заказе

8.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется в стандартной промышленной тисненой транспортной ленте.

• Ширина ленты:12 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:Стандартно 1000 штук, с минимальным заказом 500 штук на катушку.
• Покровная лента:Пустые ячейки запечатаны верхней покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих светодиода (пустых ячейки).
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

8.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке включает код описания партии в формате Vf_Бин/Iv_Бин/Wd_Бин (например, D/DA/3), что позволяет отслеживать электрические и оптические характеристики партии.

9. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

9.1 Типичные сценарии применения

• Салон автомобиля:Индикаторы на приборной панели, индикаторы положения рычага переключения передач, индикаторы состояния аудиосистемы, подсветка пространства для ног или центральной консоли.
• Внешняя часть автомобиля:Подсветка зоны выхода (puddle lights), подсветка дверных ручек, некритичные габаритные или декоративные огни.
• Общее использование в качестве индикаторов:Светодиоды состояния в другом транспортном или промышленном оборудовании, где полезны широкий угол обзора и высокая яркость.

9.2 Критические соображения при проектировании

1. Теплоотвод:Это самый критический аспект. Разводка печатной платы должна максимизировать размер и теплопроводность (используя переходные отверстия к внутренним или задним медным слоям) анодной площадки, так как это основной тепловой путь. Невыполнение этого требования приведет к более высокой температуре перехода, снижению светового потока, ускоренной деградации светового потока и сокращению срока службы.
2. Управление током:Используйте схему драйвера с постоянным током, а не простой токоограничивающий резистор, подключенный к источнику переменного напряжения, для стабильного и постоянного светового потока. Убедитесь, что драйвер может обеспечить требуемый ток (5-200мА постоянного тока) и может работать с бином прямого напряжения используемых светодиодов.
3. Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкий, рассеянный свет. Для сфокусированных лучей потребуются вторичная оптика (линзы). \"Прозрачная\" линза означает, что светодиод излучает собственный желтый цвет без рассеивания.
4. Защита от ЭСР:Хотя явно не указано, что он чувствителен, реализация базовой защиты от электростатического разряда на управляющих линиях, питающих светодиод, является хорошей практикой для повышения надежности.

10. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими номерами деталей в этом даташите не предоставлено, ключевые отличительные особенности этого светодиода можно вывести из его спецификаций:

• По сравнению со стандартными коммерческими светодиодами:Основное отличие — этоквалификация AEC-Q101 и расширенный температурный диапазон (от -40°C до +110°C), что делает его подходящим для автомобильных сред, где обычны экстремальные температуры и вибрация.
• По сравнению со светодиодами с узким углом:TheУгол обзора 120 градусов значительно шире, чем у многих индикаторных светодиодов (которые могут быть 30-60 градусов), что делает его лучше для освещения площадей или применений, где светодиод может просматриваться под углом.
• По сравнению со светодиодами без бининга:Комплексныйтрехпараметрический бининг (Vf, Iv, Wd) обеспечивает гораздо более высокую однородность яркости, цвета и электрического поведения в рамках производственной партии, что необходимо для применений, требующих единообразного внешнего вида или предсказуемой работы схемы.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λ_P) — это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это расчетное значение, представляющее воспринимаемый человеческим глазом цвет, основанное на всем спектре излучения и функциях согласования цветов CIE. λ_d более актуальна для спецификации цвета.

В2: Почему существует минимальный прямой ток (5мА)?
О: При очень низких токах световой поток светодиода может стать нестабильным и нелинейным. Указание минимума гарантирует, что устройство работает в предсказуемой и стабильной области своей характеристики.

В3: Могу ли я питать этот светодиод от источника 12В с резистором?
О: Технически да, но это не рекомендуется для оптимальной производительности или надежности. Расчет R = (12В - V_F) / I_F прост, но любое изменение напряжения питания или прямого напряжения светодиода (из-за бининга или температуры) вызовет большое изменение тока и, следовательно, яркости. Настоятельно рекомендуется драйвер с постоянным током.

В4: Анод является радиатором. Означает ли это, что катодная площадка не важна для теплоотвода?
О: Верно. Основной тепловой путь намеренно спроектирован через анод. Хотя катодное соединение также будет проводить некоторое количество тепла, разводка печатной платы должна сосредоточить усилия по тепловому управлению (большая медная площадь, тепловые переходные отверстия) исключительно на анодной площадке для максимальной эффективности.

12. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование светодиодной ленты подсветки центральной консоли автомобиля.

1. Анализ требований:Необходимо равномерное, мягкое желтое освещение вдоль ленты длиной 30 см, видимое с различных сидений. Рабочее напряжение — номинальная 12-вольтовая система автомобиля. Температурная среда варьируется от холодного пуска до горячего салона.
2. Выбор компонентов:Этот светодиод подходит благодаря своей автомобильной квалификации, широкому углу обзора (для равномерного рассеивания) и желтому цвету. Высокая яркость позволяет питать его током ниже максимального для повышения эффективности и увеличения срока службы.
3. Проектирование схемы:Выбран импульсный драйвер светодиодов с постоянным током, настроенный на подачу 100мА на каждый светодиод. Это ниже тестовой точки 140мА, обеспечивая запас для температурного снижения мощности. Установка тока драйвера не зависит от колебаний электрической системы автомобиля 9-16В.
4. Разводка печатной платы:Конструкция использует линейный массив светодиодов. Самый критический шаг — проектирование большой сплошной медной площадки для анодной площадки каждого светодиода, соединенной через несколько тепловых переходных отверстий с выделенной внутренней земляной плоскостью, которая действует как теплораспределитель. Катодные площадки соединены тонкими дорожками.
5. Оптическая интеграция:Светодиоды размещаются за матово-белым или текстурированным световодом/рассеивателем, чтобы рассеять 120-градусный луч в идеально ровную линию света, скрывая отдельные \"горячие точки\" светодиодов.
6. Валидация:Собранный узел тестируется во всем температурном диапазоне, чтобы убедиться, что световой поток соответствует требованиям при высокой температуре и что не происходит отказов, связанных с конденсацией, во время циклов влажности (проверка соблюдения процедур обращения с MSL-2).

13. Введение в технологию

Этот светодиод используетполупроводниковую материалную систему AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Этот материал особенно эффективен для производства света в желтой, оранжевой, красной и янтарной областях спектра. Ключевые преимущества AlInGaP включают высокую внутреннюю квантовую эффективность и хорошую температурную стабильность по сравнению с некоторыми другими материалными системами. \"Прозрачная\" линза обычно изготавливается из высокотемпературной эпоксидной смолы или силикона, прозрачного для излучаемой длины волны, что позволяет видеть чистый цвет полупроводникового кристалла без изменений или рассеивания.

14. Отраслевые тенденции и разработки

Общая тенденция в области SMD светодиодов, особенно для автомобильных и промышленных применений, направлена на:

1. Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции кристалла дают больше светового потока при том же электрическом входе, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку.
2. Более высокая плотность мощности и улучшенный теплоотвод:Новые конструкции корпусов включают лучшие тепловые пути (как выделенный анодный радиатор здесь) и материалы для работы с более высокими токами в меньших габаритах.
3. Повышенная надежность и строгая квалификация:Стандарты, такие как AEC-Q101, постоянно пересматриваются, и от компонентов ожидается соответствие более строгим испытаниям на более длительный срок службы, особенно в автомобильных приложениях, где обычны сроки службы 10-15 лет.
4. Более жесткий бининг и постоянство цвета:По мере того как такие применения, как подсветка салона, становятся более эстетичными, растет спрос на светодиоды с чрезвычайно постоянными цветовыми координатами (помимо простой доминирующей длины волны) и яркостью между производственными партиями.
5. Интеграция:Наблюдается тенденция к интеграции нескольких светодиодных кристаллов, управляющей схемы, а иногда и оптики в единые, более интеллектуальные \"светодиодные модули\" для упрощения проектирования конечным пользователем.