Техническая документация на SMD светодиод LTSA-S089ZWETU - Белый свет с желтой линзой - 50мА - 170мВт

1. Обзор продукта

LTSA-S089ZWETU — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для автоматизированной сборки печатных плат (PCB) и применений, где критически важен размер. Компонент использует полупроводник InGaN (нитрид индия-галлия) для генерации белого света, который затем фильтруется через желтую линзу. Разработан для надежной работы в различных типах электронного оборудования.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS (Об ограничении использования опасных веществ).
• Упаковка для автоматизации:Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает высокоскоростные процессы сборки методом pick-and-place.
• Чувствительность к влаге:Предварительно кондиционирован для соответствия уровню чувствительности к влаге по стандарту JEDEC MSL 2a, что гарантирует надежность в процессе пайки оплавлением.
• Квалификация для автомобильной промышленности:Процесс квалификации ссылается на стандарт AEC-Q102, который определяет испытания на стойкость для дискретных оптоэлектронных полупроводников в автомобильных приложениях.
• Стандартный корпус:Имеет стандартные габариты корпуса согласно EIA (Альянс электронной промышленности).
• Совместимость:Прибор совместим с интегральными схемами (ИС) и подходит для использования с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Процесс пайки:Совместим с процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи, что является стандартом для бессвинцовой сборки.

1.2 Целевой рынок и области применения

Основной целевой рынок для данного светодиода — автомобильная промышленность, в частности, аксессуарные приложения. Его надежная конструкция и квалификация делают его подходящим для суровых условий эксплуатации в транспортных средствах. Возможные варианты использования включают внутреннее освещение, индикаторы на приборной панели, подсветку переключателей и другие некритичные функции освещения в салоне автомобиля.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):170 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла, не превышая его тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):50 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -40°C до +100°C. Этот широкий диапазон обеспечивает функциональность в жестких условиях — от холодного пуска до горячего моторного отсека.

2.2 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для производительности и срока службы светодиода. Чрезмерная температура перехода приводит к снижению светового потока и ускоренному выходу из строя.

• Тепловое сопротивление, переход-окружающая среда (R_θJA):400 °C/Вт (тип.). Измерено на подложке FR4 с медной контактной площадкой 16 мм². Это значение показывает, насколько эффективно тепло отводится от полупроводникового перехода к окружающему воздуху. Чем ниже значение, тем лучше.
• Тепловое сопротивление, переход-точка пайки (R_θJS):220 °C/Вт (тип.). Этот параметр часто более полезен для проектирования, так как измеряет сопротивление от перехода к контактным площадкам PCB, куда в основном отводится тепло. Это значение критично для расчета фактической температуры перехода во время работы.
• Максимальная температура перехода (T_J):125 °C. Абсолютный верхний предел температуры для полупроводникового перехода.

2.3 Электрооптические характеристики при 25°C

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (T_a=25°C, I_F=20мА) и определяют производительность прибора.

• Световой поток (Φ_v):7 лм (тип.), в диапазоне от 6 до 8 лм. Это общая воспринимаемая мощность излучаемого света.
• Сила света (I_v):2450 мкд (тип.), в диапазоне от 2100 до 2800 мкд. Это количество световой мощности на единицу телесного угла (кандела), измеренное вдоль центральной оси. Высокое значение указывает на яркий, сфокусированный выход.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения. Угол 120 градусов обеспечивает очень широкий луч, подходящий для освещения площадей.
• Координаты цветности (x, y):(0.32, 0.31) тип. Эти координаты CIE 1931 определяют цветовую точку белого света светодиода. В процессе сортировки к этим координатам применяется допуск ±0.01.
• Прямое напряжение (V_F):от 2.8В до 3.4В при 20мА, с типичным значением около середины этого диапазона. Внутри групп применяется допуск ±0.1В.
• Стойкость к ЭСР:2 кВ (модель человеческого тела, HBM). Этот рейтинг указывает на умеренный уровень защиты от электростатического разряда, подходящий для контролируемых производственных сред.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильных характеристик в производстве светодиоды сортируются на группы (бины) по ключевым параметрам. LTSA-S089ZWETU использует трехкодовую систему: Vf / Iv / Цвет (например, D7/Y5/W30).

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды группируются по падению прямого напряжения при 20мА, чтобы обеспечить равномерную яркость и потребление тока в параллельных цепях или при питании от источника постоянного напряжения.

• Бин D7:Vf = от 2.8В до 3.0В
• Бин D8:Vf = от 3.0В до 3.2В
• Бин D9:Vf = от 3.2В до 3.4В

3.2 Сортировка по силе света/потоку (Iv)

Эта сортировка обеспечивает постоянный уровень светового выхода. Для каждого бина указываются как световой поток (лм), так и осевая сила света (мкд).

• Бин Y5:6.0-6.5 лм / 2100-2275 мкд
• Бин Y6:6.5-7.0 лм / 2275-2450 мкд
• Бин Y7:7.0-7.5 лм / 2450-2625 мкд
• Бин Y8:7.5-8.0 лм / 2625-2800 мкд

К силе света/потоку внутри каждого бина применяется допуск ±10%.

3.3 Сортировка по цвету (цветности)

Цветовая однородность критически важна в приложениях, где используется несколько светодиодов вместе. Сортировка выполняется на основе координат цветности CIE 1931 (x, y).

• Бин W30:Этот бин определяется четырехугольником на диаграмме CIE с угловыми точками (x,y): Точка1 (0.312, 0.283), Точка2 (0.306, 0.316), Точка3 (0.331, 0.340), Точка4 (0.331, 0.307). Все светодиоды в производственной партии будут иметь координаты цвета, попадающие в эту область, с допуском ±0.01.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации представлена диаграмма пространственного распределения (Рис. 2). Эта полярная диаграмма визуально отображает угол обзора 120 градусов, показывая, как сила света уменьшается при удалении угла наблюдения от центральной оси (0°). Для широкоугольных светодиодов диаграмма направленности обычно является ламбертовой или "крыло летучей мыши", что обеспечивает равномерное освещение на большой площади, а не узкий прожекторный луч.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Светодиод поставляется в стандартном SMD-корпусе. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.2 мм, если не указано иное. Корпус доступен в позолоченном исполнении для улучшенной паяемости и стойкости к коррозии. Конкретный чертеж с размерами включен в оригинальную спецификацию, детализируя длину, ширину, высоту и расстояние между выводами/площадками.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок на PCB

Предоставлен посадочный рисунок для пайки оплавлением в ИК-печи или паровой фазе. Эта рекомендуемая конфигурация обеспечивает правильное формирование паяного соединения, тепловой режим и механическую стабильность. Соблюдение этого рисунка критически важно для достижения заявленных тепловых характеристик (R_θJS).

5.3 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется на корпусе прибора, часто зеленым оттенком, выемкой или срезанным углом на линзе или корпусе. Трафаретная печать на PCB должна четко указывать на катодную площадку, чтобы предотвратить обратную установку во время сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль ИК-пайки оплавлением

Предоставлен подробный профиль 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 выравнивания температуры и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) должно контролироваться, чтобы минимизировать термические напряжения на корпусе светодиода и эпоксидной линзе.
• Скорость охлаждения:Контролируется для предотвращения термического удара.

6.2 Хранение и обращение

Как прибор уровня чувствительности к влаге (MSL) 2a:

• Запечатанный пакет:Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты запайки пакета.
• После вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Рекомендуется завершить ИК-оплавление в течение 4 недель после вскрытия.
• Длительное хранение (вскрытый пакет):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Просушка (прокаливание):Если воздействие окружающей среды превышает 4 недели, необходимо прокалить при 60°C не менее 48 часов перед пайкой, чтобы удалить поглощенную влагу и предотвратить "вспучивание" ("popcorning") во время оплавления.

6.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Избегайте агрессивных или неуказанных химикатов, которые могут повредить эпоксидную линзу или маркировку корпуса.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды упакованы в эмбоссированную несущую ленту шириной 8 мм. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Ключевые размерные детали для размера гнезда, шага ленты и ступицы катушки приведены на чертежах в спецификации.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке включает номер детали (LTSA-S089ZWETU) и конкретные коды бинов для напряжения (Vf), силы света (Iv) и цвета (например, D7/Y5/W30). Это позволяет обеспечить точную прослеживаемость и выбор в соответствии с требованиями приложения.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильное внутреннее освещение:Картографические фонари, лампы для чтения, освещение пространства для ног и общее фоновое освещение салона.
• Индикация и подсветка:Подсветка кнопок, переключателей и графики приборной панели. Индикаторы состояния для информационно-развлекательных систем или систем климат-контроля.
• Потребительская электроника:Подходит для устройств, требующих яркого, широкоугольного белого освещения, где используется автоматизированная сборка.

8.2 Критически важные соображения при проектировании

• Управление током:Всегда запитывайте светодиод от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения. Рекомендуемый рабочий ток для заявленных оптических характеристик составляет 20мА. Превышение 50мА постоянного тока нарушит предельные эксплуатационные параметры.
• Тепловое проектирование:Рассчитайте ожидаемую температуру перехода (T_J) по формуле: T_J= T_A+ (R_θJA× P_D), где P_D= V_F× I_F. Убедитесь, что T_Jостается значительно ниже 125°C для надежности. Используйте рекомендуемую разводку контактных площадок на PCB и достаточную площадь меди для теплоотвода.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает очень широкое рассеивание. Для более сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы или отражатели).
• Защита от ЭСР:Хотя рейтинг составляет 2кВ HBM, реализация стандартных мер защиты от ЭСР на PCB (например, диоды подавления переходных напряжений) является хорошей практикой, особенно в автомобильных условиях.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTSA-S089ZWETU выделяется сочетанием характеристик, адаптированных для рынка автомобильных аксессуаров:

• Квалификация для автомобильной промышленности:Ссылка на AEC-Q102 является ключевым отличием от коммерческих светодиодов, подразумевая испытания в более жестких условиях окружающей среды (температурные циклы, влажность и т.д.).
• Широкий диапазон рабочих температур:Диапазон от -40°C до +100°C превышает типичные спецификации коммерческих светодиодов, которые часто ограничены +85°C.
• Специфическая цветовая сортировка (W30):Обеспечивает определенную цветовую точку белого, что критически важно для приложений, требующих цветовой однородности между несколькими устройствами.
• Высокая сила света:Типичное значение 2450 мкд при 20мА является относительно высоким выходом для широкоугольного SMD светодиода, обеспечивая хорошую яркостную эффективность.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я питать этот светодиод постоянным током 50мА?

Хотя предельный эксплуатационный параметр для постоянного прямого тока составляет 50мА, электрооптические характеристики указаны для 20мА. Работа при 50мА даст больше света, но также создаст значительно больше тепла (Рассеиваемая мощность ~ Vf * 50мА). Это повысит температуру перехода, что потенциально сократит срок службы и ускорит деградацию светового потока. Крайне важно провести тщательный тепловой анализ, если планируется работа, близкая к максимальному току.

10.2 В чем разница между световым потоком (лм) и силой света (мкд)?

Световой поток (люмены) измеряет общее количество видимого света, излучаемого светодиодом во всех направлениях. Сила света (канделы) измеряет, насколько ярким кажется светодиод с определенного направления, обычно вдоль его центральной оси. Этот светодиод имеет высокую осевую силу света (мкд), но также широкий луч (120°), что дает умеренный общий поток (лм). Для освещения площадей более важен поток; для направленного индикатора более важна сила света.

10.3 Почему так важны процедуры хранения и прокаливания?

Эпоксидный корпус может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление. Это может вызвать расслоение между эпоксидной смолой и выводной рамкой или даже растрескивание корпуса ("вспучивание"), приводя к немедленному или скрытому отказу. Следование процедурам обращения для MSL 2a предотвращает этот вид отказа.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование подсветки центральной консоли автомобиля.Конструктору необходимо осветить несколько кнопок и небольшой графический дисплей. Он выбирает LTSA-S089ZWETU за его автомобильную квалификацию, белый свет и широкий угол обзора. Он проектирует PCB с рекомендуемой разводкой площадок, используя ИС драйвера постоянного тока 20мА для каждого светодиода. Он выбирает светодиоды из одного бина силы света (например, Y6) и цветового бина (W30), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет на всех кнопках. PCB спроектирована с заземляющим полигоном, подключенным к площадкам светодиодов, для помощи в теплоотводе. Во время сборки используется запечатанная катушка в пределах ее срока годности, и строго соблюдается профиль ИК-оплавления. Конечный продукт обеспечивает стабильное, надежное освещение, соответствующее автомобильным требованиям по температуре и долговечности.

12. Введение в технологический принцип

LTSA-S089ZWETU основан на полупроводниковой технологии InGaN (нитрид индия-галлия). В белом светодиоде синий чип InGaN покрыт слоем люминофора. Когда чип излучает синий свет, люминофор поглощает его часть и переизлучает свет на более длинных волнах (желтый, красный). Комбинация оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый. Желтая линза затем действует как конечный фильтр, потенциально корректируя цветовую температуру или обеспечивая определенный эстетический вид. Эта технология белых светодиодов с преобразованием люминофором эффективна и позволяет создавать различные цветовые точки белого.

13. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в SMD светодиодах для автомобильной и общей светотехники продолжается в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения индекса цветопередачи (CRI) и повышения надежности при более высоких температурах перехода. Также наблюдается движение к миниатюризации корпусов при сохранении или увеличении светового выхода. Кроме того, становятся все более распространенными интеллектуальные системы освещения, интегрирующие управляющую электронику непосредственно со светодиодами. Для автомобильных интерьеров растущим трендом является динамическое фоновое освещение с возможностью многоцветности и диммирования, хотя данный конкретный компонент представляет собой одноцветное, статическое решение, подходящее для экономичных функциональных приложений освещения.