SMD светодиод желто-зеленый AlInGaP с углом обзора 120° - Габаритные размеры корпуса - Прямое напряжение 1.8-2.4В @20мА - Сила света 56-180мкд - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики компактного высокопроизводительного светоизлучающего диода (LED) для поверхностного монтажа (SMD). Устройство использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для получения желто-зеленого свечения. Оно выполнено в стандартном формате корпуса EIA, что обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне. Светодиоды поставляются на стандартной 12-мм монтажной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что удобно для крупносерийного производства.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его миниатюрные размеры, пригодность для автоматизированной сборки и соответствие профилям бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением. Он разработан для применений с ограниченным пространством, где критически важны надежная работа и эффективная сборка. Целевые рынки охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники, включая, но не ограничиваясь, телекоммуникационное оборудование (например, беспроводные и сотовые телефоны), портативные вычислительные устройства (например, ноутбуки), сетевое оборудование, бытовую технику, а также внутреннюю световую сигнализацию или подсветку дисплеев. Его основная функция — индикация состояния, световая сигнализация или подсветка передней панели.

2. Подробный анализ технических параметров

Все электрические и оптические характеристики указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное. Понимание этих параметров крайне важно для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена при проектировании.

• Рассеиваемая мощность (Pd):72 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус может рассеять в виде тепла.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА постоянного тока. Максимальный установившийся ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток:80 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Обратное напряжение (VR):5 В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; превышение этого напряжения может вызвать пробой.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для нормального функционирования.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C. Безопасный диапазон температур, когда устройство не находится под напряжением.

2.2 Электрооптические характеристики при Ta=25°C (IF=20мА)

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний.

• Световой поток (Φv):Диапазон от минимум 0.17 лм до максимум 0.54 лм. Общий выход видимого света.
• Сила света (Iv):Соответствует потоку, диапазон от 56 мкд (милликандел) до 180 мкд. Это мера воспринимаемой яркости в определенном направлении.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов (типичное значение). Определяется как полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света в центре (0°). Это указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны излучения (λp):574 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Задается в диапазоне от 564.5 нм до 576.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет (желто-зеленый).
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типичное значение). Ширина полосы излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности, указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.8 В (мин.) до 2.4 В (макс.) при 20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. Небольшой ток утечки при приложении обратного напряжения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по яркости, напряжению и цвету.

3.1 Сортировка по световому потоку/силе света

Световой выход классифицируется на пять групп (A2, B1, B2, C1, C2). Например, группа C2 обеспечивает наивысший выход со световым потоком от 0.42 лм до 0.54 лм, что соответствует силе света 140-180 мкд. Группа A2 — это самый низкий уровень выхода. Разработчики должны сверяться со спецификацией для конкретного артикула, чтобы точно прогнозировать световой выход.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на три категории (D2, D3, D4) с допуском ±0.1В внутри каждой группы.

• Группа D2: VF = 1.8В - 2.0В
• Группа D3: VF = 2.0В - 2.2В
• Группа D4: VF = 2.2В - 2.4В

Это критически важно для проектирования схем ограничения тока, особенно в устройствах с батарейным питанием, где стабильность напряжения влияет на ток и, следовательно, на яркость.

3.3 Сортировка по оттенку (доминирующей длине волны)

Цветовой оттенок контролируется путем сортировки доминирующей длины волны на четыре группы (B, C, D, E), каждая с допуском ±1 нм.

• Группа B: λd = 564.5 нм - 567.5 нм
• Группа C: λd = 567.5 нм - 570.5 нм
• Группа D: λd = 570.5 нм - 573.5 нм
• Группа E: λd = 573.5 нм - 576.5 нм

Это обеспечивает однородность цвета при использовании нескольких светодиодов в массиве или дисплее.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

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

ВАХ является нелинейной, что характерно для диода. Прямое напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. При типичном рабочем токе 20мА значение VF попадает в указанные диапазоны сортировки. Разработчики должны использовать эту кривую, чтобы убедиться, что схема управления обеспечивает достаточное напряжение, особенно при низких температурах, когда VF возрастает.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход примерно пропорционален прямому току в стандартном рабочем диапазоне. Однако не рекомендуется превышать абсолютный максимальный постоянный ток (30мА), так как это может привести к ускоренной деградации, сокращению срока службы и возможному отказу из-за перегрева.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Сила света светодиодов AlInGaP уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая жизненно важна для применений, работающих в условиях повышенных температур. Разработчикам может потребоваться снизить ожидаемый световой выход или реализовать тепловой менеджмент, если требуется стабильная яркость в широком диапазоне температур.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график показывает узкий пик с центром около 574 нм (желто-зеленый) с типичной полушириной 15 нм. Это подтверждает чистоту цвета и конкретную спектральную область излучаемого света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса устройства

Светодиод соответствует стандартному контуру корпуса SMD. Все критические размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.2 мм. Чертеж включает длину, ширину, высоту корпуса, а также расположение и размер контактных площадок/выводов. Линза указана как "Прозрачная".

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок на печатной плате

Предоставлена диаграмма посадочного места для проектирования печатной платы (PCB). На ней показаны рекомендуемые размеры и расстояние медных контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения во время оплавления, хорошего механического сцепления и эффективного отвода тепла от выводов светодиода.

5.3 Идентификация полярности

В спецификации должно быть указано обозначение катода/анода на корпусе устройства, обычно с помощью маркировки, выемки или разного размера контактных площадок. Правильная полярность должна соблюдаться во время сборки, чтобы предотвратить повреждение.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки ИК оплавлением

Предоставлен детальный температурный профиль оплавления, соответствующий стандарту J-STD-020B для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев/прогрев:Плавный подъем до 150-200°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Рекомендуемое время выдержки.
• Пиковая температура:Не должна превышать 260°C.
• Время в пределах 5°C от пика:Должно быть ограничено (например, максимум 10 секунд).

Профиль подчеркивает важность контролируемого подъема и охлаждения для минимизации термического удара по компоненту.

6.2 Ручная пайка (паяльником)

Если необходим ручной ремонт, температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами. Пайку следует выполнять только один раз на каждую контактную площадку, чтобы избежать повреждения корпуса или внутреннего кристалла.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные спиртосодержащие растворители, такие как этиловый или изопропиловый спирт. Светодиод следует погружать при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические очистители могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды чувствительны к влаге. В запечатанном оригинальном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤70% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета начинается "срок хранения на открытом воздухе". Компоненты следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%, и рекомендуется провести пайку оплавлением в течение 168 часов (7 дней). Для хранения сверх этого срока их следует держать в герметичном контейнере с осушителем или в азотной атмосфере. Компоненты, превысившие срок хранения на открытом воздухе, требуют процедуры прокаливания (примерно 60°C в течение не менее 48 часов) перед пайкой для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Устройство поставляется на формованной несущей ленте с защитной крышкой. Предоставлены детальные размеры кармана ленты, шага и катушки, соответствующие стандартам ANSI/EIA-481. Стандартная катушка имеет диаметр 7 дюймов и содержит 3000 штук. Минимальная упаковочная партия для остаточных заказов составляет 500 штук. Лента обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим сборочным оборудованием.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Для светодиода требуется последовательный токоограничивающий элемент, например, резистор. Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF — прямое напряжение светодиода при требуемом токе IF. Использование максимального значения VF из группы сортировки гарантирует, что ток не превысит предел даже с учетом допусков компонентов. Для точного или регулируемого управления яркостью рекомендуется использовать источники постоянного тока.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 72 мВт), эффективная тепловая конструкция на печатной плате все же важна для долговечности, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на высоких токах. Обеспечение достаточной площади меди, соединенной с тепловыми площадками светодиода, помогает рассеивать тепло и поддерживать стабильный световой выход.

8.3 Проектирование для производства (DFM)

Соблюдайте рекомендуемую конфигурацию контактных площадок на печатной плате и указанный профиль оплавления. Убедитесь, что сопло автомата установки компонентов совместимо с размером корпуса. Проверьте, соответствует ли настройка питателя ленты спецификациям ленты и катушки.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старой технологией, такой как светодиоды на основе фосфида галлия (GaP), светодиоды AlInGaP предлагают значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более яркому свечению при том же токе. Угол обзора 120 градусов обеспечивает более широкую и рассеянную диаграмму направленности по сравнению со светодиодами с узким углом обзора, что делает его идеальным для индикаторов состояния, которые должны быть видны под разными углами. Стандартный корпус EIA обеспечивает прямую совместимость с широкой экосистемой сборочного оборудования и существующими конструкциями печатных плат.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между световым потоком и силой света?

Световой поток (измеряется в люменах, лм) — это общее количество видимого света, излучаемого источником во всех направлениях. Сила света (измеряется в канделах или милликанделах, мкд) — это количество света, излучаемого в определенном направлении. В спецификации на данный светодиод указаны оба параметра, причем сила света измеряется вдоль центральной оси (0°).

10.2 Можно ли включать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

Нет. Светодиод — это прибор, управляемый током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток, что быстро приведет к его разрушению. Всегда используйте последовательный резистор или источник постоянного тока.

10.3 Почему световой выход уменьшается при высокой температуре?

Это фундаментальная характеристика полупроводниковых материалов. Повышение температуры влияет на внутреннюю квантовую эффективность светоизлучающего перехода, уменьшая количество генерируемых фотонов на электрон. Характеристические кривые в спецификации количественно описывают этот эффект.

10.4 Как интерпретировать коды групп при заказе?

Полный артикул может включать суффиксы, обозначающие конкретные группы для силы света (например, C2), прямого напряжения (например, D3) и доминирующей длины волны (например, E). Сверьтесь с руководством по заказу производителя. Если конкретная группа не указана, вы получите компоненты из стандартного производственного распределения по указанным группам.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Низкопотребляющий индикатор состояния

В питаемом от батареи узле датчика IoT светодиод может использоваться в качестве низкопотребляющего индикатора "сердцебиения". Используя вывод GPIO микроконтроллера, светодиод можно включать импульсами с низкой скважностью (например, 10 мс включен, 990 мс выключен), чтобы указывать на активность устройства, потребляя при этом минимальный средний ток, что продлевает срок службы батареи.

11.2 Подсветка передней панели для клавиатуры

Массив таких светодиодов, размещенный за рассеивателем, может обеспечить равномерную подсветку мембранных клавиатур или надписей на панелях управления. Широкий угол обзора 120 градусов помогает достичь равномерного освещения по всей поверхности панели. Разработчики должны обеспечить правильное расстояние и ток управления для достижения желаемого уровня яркости.

12. Введение в принцип технологии

Данный светодиод основан на технологии полупроводника арсенид-фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретное соотношение алюминия, индия, галлия и фосфида в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае желто-зеленый (~574 нм). "Прозрачная" эпоксидная линза герметизирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает защиту от окружающей среды и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Отраслевые тренды и разработки

Общая тенденция в области SMD светодиодов — движение в сторону более высокой световой отдачи (больше света на ватт электрической мощности), улучшенной цветовой однородности за счет более жесткой сортировки и повышенной надежности в жестких условиях окружающей среды. Также продолжаются разработки в области миниатюризации (уменьшение размеров корпусов) и интеграции (например, светодиоды со встроенными микросхемами управления). Для индикаторных применений фокус остается на экономической эффективности, надежности и совместимости с передовыми процессами сборки, такими как двусторонняя пайка оплавлением. Технология, описанная в данной спецификации, представляет собой зрелое и широко распространенное решение для стандартных задач индикации.