Техническая документация на желтый светодиод SMD5050N - 5.0x5.0x1.6мм - 2.2В - 0.234Вт

1. Обзор продукта

Серия SMD5050N представляет собой высокояркий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений, требующих надежного желтого освещения. Характеризуясь размерами 5.0 мм x 5.0 мм, этот светодиод предлагает широкий угол обзора 120 градусов и подходит для различных применений в освещении, вывесках и индикации. Его основное преимущество заключается в стабильных характеристиках и стандартизированной системе бининга, обеспечивающей однородность цвета и светового потока между производственными партиями.

2. Анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют рабочие пределы светодиода. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (IF): 90 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP): 120 мА (длительность импульса ≤10мс, скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD): 234 мВт
• Рабочая температура (Topr): от -40°C до +80°C
• Температура хранения (Tstg): от -40°C до +80°C
• Температура перехода (Tj): 125°C
• Температура пайки (Tsld): Пайка оплавлением при 200°C или 230°C, не более 10 секунд.

2.2 Типичные электрические и оптические характеристики

Измерено при стандартных условиях испытаний: T_s=25°C и I_F=60мА.

• Прямое напряжение (V_F): Типичное 2.2В, Максимальное 2.6В (допуск ±0.08В)
• Обратное напряжение (V_R): 5В
• Доминирующая длина волны (λ_d): 590 нм (типичное значение)
• Обратный ток (I_R): Максимум 10 мкА
• Угол обзора (2θ_1/2): 120 градусов

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения однородности светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам производительности.

3.1 Биннинг по световому потоку

Биннинг при I_F=60мА. Измерение светового потока имеет допуск ±7%.

• Код A6: 2.5 лм (Мин), 3 лм (Тип)
• Код A7: 3 лм (Мин), 3.5 лм (Тип)
• Код A8: 3.5 лм (Мин), 4 лм (Тип)
• Код A9: 4 лм (Мин), 4.5 лм (Тип)
• Код B1: 4.5 лм (Мин), 5 лм (Тип)

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Определяет конкретный оттенок излучаемого желтого света.

• Код Y1: от 585 нм до 588 нм
• Код Y2: от 588 нм до 591 нм
• Код Y3: от 591 нм до 594 нм

4. Анализ кривых производительности

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

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

Эта кривая показывает взаимосвязь между приложенным прямым напряжением и результирующим током. Она необходима для проектирования соответствующей схемы ограничения тока, чтобы предотвратить тепловой разгон.

4.2 Зависимость прямого тока от относительного светового потока

Этот график иллюстрирует, как световой выход масштабируется с током накачки. Обычно он показывает почти линейную зависимость в рекомендуемом рабочем диапазоне, но эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышенного нагрева.

4.3 Зависимость температуры перехода от относительной спектральной мощности

Эта кривая демонстрирует влияние температуры перехода на спектральный выход светодиода. Для желтых светодиодов повышение температуры может вызвать небольшой сдвиг доминирующей длины волны и снижение общего светового выхода.

4.4 Распределение спектральной мощности

Этот график показывает интенсивность излучаемого света в видимом спектре, подтверждая монохроматическую природу желтого светодиода с пиком около 590 нм.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Физические размеры

Корпус SMD5050N имеет длину 5.0 мм, ширину 5.0 мм и высоту 1.6 мм. Допуски размеров указаны как ±0.10 мм для размеров .X и ±0.05 мм для размеров .XX.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка и трафарет

Для надежной пайки рекомендуется определенный рисунок контактных площадок и конструкция апертуры трафарета. Предоставленные схемы обеспечивают правильное формирование паяного соединения, хороший теплоотвод и механическую стабильность. Конструкция обычно включает шесть контактных площадок (по две для каждого внутреннего светодиодного кристалла в общей конфигурации с 3 кристаллами).

5.3 Определение полярности

Корпус светодиода включает маркировку полярности, обычно выемку или точку рядом с выводом катода. Правильная ориентация имеет решающее значение для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Чувствительность к влаге и сушка

Светодиод SMD5050N классифицируется как чувствительный к влаге (MSL). Если оригинальный герметичный влагозащитный пакет вскрыт и компоненты подвергаются воздействию окружающей влажности сверх указанных пределов, их необходимо просушить перед пайкой оплавлением, чтобы предотвратить повреждение по типу \"попкорна\".

• Условия хранения (не вскрытая упаковка): Температура <30°C, относительная влажность <85%.
• Условия хранения (вскрытая упаковка): Использовать в течение 12 часов или хранить в сушильном шкафу (<20% влажности или в азоте).
• Требование к сушке: Требуется, если индикаторная карта влажности показывает воздействие или если компоненты находились на воздухе >12 часов.
• Метод сушки: 60°C в течение 24 часов на оригинальной катушке. Не превышать 60°C. Использовать в течение 1 часа после сушки или вернуть в сухое хранилище.

6.2 Профиль пайки оплавлением

Светодиод выдерживает стандартный процесс инфракрасной или конвекционной пайки оплавлением. Максимальная пиковая температура составляет 230°C или 200°C, время выше температуры ликвидуса не должно превышать 10 секунд. Следует проконсультироваться с конкретным профилем для используемой паяльной пасты.

7. Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды являются полупроводниковыми приборами, чувствительными к повреждению от электростатического разряда.

7.1 Механизмы повреждения от ESD

ESD может вызвать скрытый или катастрофический отказ. Скрытое повреждение может увеличить ток утечки и сократить срок службы, в то время как катастрофический отказ приводит к немедленному прекращению работы (неисправный светодиод).

7.2 Меры контроля ESD

• Используйте заземленные антистатические рабочие места и полы.
• Персонал должен носить заземленные браслеты, антистатические халаты и перчатки.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статических зарядов в рабочей зоне.
• Убедитесь, что все инструменты (например, паяльники) правильно заземлены.
• Используйте проводящие или рассеивающие материалы для обработки и упаковки.

8. Рекомендации по применению и проектированию схем

8.1 Метод управления

Для оптимальной производительности и долговечности управляйте светодиодом с помощью источника постоянного тока. Это обеспечивает стабильный световой выход и защищает светодиод от скачков тока и тепловых колебаний. При использовании источника постоянного напряжения обязателен последовательный токоограничивающий резистор для каждой цепочки светодиодов.

8.2 Рекомендуемые конфигурации схем

Конфигурация A (с индивидуальными резисторами): Каждый светодиод или параллельная цепочка имеет свой собственный последовательный резистор. Это обеспечивает индивидуальное регулирование тока и более устойчиво к вариациям V_Fмежду светодиодами.

Конфигурация B (Последовательная цепочка с одним резистором): Несколько светодиодов соединены последовательно с одним токоограничивающим резистором. Это более эффективно, но требует более высокого напряжения питания, и все светодиоды в цепочке должны иметь близко совпадающие V_F.

8.3 Меры предосторожности при сборке

• Всегда обращайтесь со светодиодами с защитой от ESD.
• Избегайте прикосновения к силиконовой линзе голыми руками, чтобы предотвратить загрязнение маслами и солями, которые могут снизить световой выход.
• Используйте вакуумные захваты или пинцеты с мягкими наконечниками, чтобы избежать механического повреждения мягкого силиконового корпуса или проводных соединений.
• Во время системного тестирования подключайте драйвер к нагрузке светодиодов перед подачей входного питания, чтобы избежать переходных процессов напряжения.

9. Правила нумерации моделей

Номер детали следует структурированному формату:T [Код формы] [Количество кристаллов] [Код линзы] - [Код потока][Код длины волны].

Пример: T5A003YA расшифровывается как:

- T: Префикс производителя.

- 5A: Код формы для корпуса 5050N.

- 0: Внутренний код.

- 3: Три светодиодных кристалла внутри корпуса.

- YA: Желтый цвет, конкретный бин потока и длины волны (A для потока, Y для длины волны).

Другие коды определяют тип линзы (00=без линзы, 01=с линзой) и различные варианты цвета (R=Красный, G=Зеленый, B=Синий и т.д.).

10. Типичные сценарии применения

Желтый светодиод SMD5050N хорошо подходит для:

- Архитектурное и декоративное освещение: Создание теплого акцентного освещения.

- Вывески и объемные буквы: Обеспечение равномерной подсветки или освещения.

- Автомобильное внутреннее освещение: Подсветка приборной панели и плафоны.

- Потребительская электроника: Индикаторы состояния и подсветка для бытовой техники.

- Полноцветные RGB-модули: В качестве желтого компонента в системах с регулируемым белым светом или смешиванием цветов (при использовании с соответствующими фосфорно-конвертированными или другими цветными светодиодами).

11. Техническое сравнение и соображения

По сравнению с меньшими корпусами, такими как 3528, 5050 предлагает более высокий общий световой выход благодаря своему большему размеру и возможности размещения нескольких кристаллов. Его угол обзора 120 градусов шире, чем у некоторых светодиодов с фокусирующей линзой, что делает его идеальным для освещения площадей, а не точечного освещения. Конструкторам следует учитывать тепловое управление, так как рассеиваемая мощность (до 234 мВт) требует достаточной площади меди на печатной плате или теплоотвода для максимального срока службы, особенно при работе на высоких токах или в условиях высокой температуры окружающей среды.

12. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между кодами светового потока (A6, A7 и т.д.)?

О: Эти коды представляют различные градации яркости. Более высокий код (например, B1) указывает на более высокий минимальный и типичный световой поток. Выбирайте бин в зависимости от требуемой яркости для вашего применения.

В: Всегда ли необходима сушка перед пайкой?

О: Нет. Сушка требуется только в том случае, если чувствительные к влаге компоненты подвергались воздействию влажной среды сверх пределов, указанных на индикаторной карте влажности на пакете, или после длительного хранения вне сухой среды.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом на 90 мА непрерывно?

О: Хотя 90 мА является абсолютным максимальным значением, непрерывная работа на этом уровне будет генерировать значительное тепло и, вероятно, сократит срок службы. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется управлять светодиодом на типичном испытательном токе 60 мА или ниже, с надлежащим тепловым управлением.

В: Почему рекомендуется драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения с резистором?

О: Драйвер постоянного тока компенсирует вариации прямого напряжения (V_F) между светодиодами и в зависимости от температуры, обеспечивая стабильный световой выход и предотвращая тепловой разгон. Он обеспечивает лучшую стабильность и эффективность, особенно для последовательных цепочек.

13. Пример внедрения в проект

Сценарий: Проектирование блока подсветки для информационной панели дисплея.

1. Требование: Равномерное желтое освещение на площади 200 мм x 100 мм с целевой освещенностью 150 люкс.

2. Выбор светодиода: Выбран SMD5050N (Код B1, 5 лм типично) из-за его яркости и широкого угла обзора.

3. Оптическая конструкция: Светодиоды расположены в виде сетки, сверху размещен рассеивающий лист для смешивания отдельных точек в равномерное поле. Расстояние рассчитывается на основе угла обзора светодиода и требуемой равномерности.

4. Электрическая конструкция: Светодиоды сгруппированы в параллельные цепочки по 4 светодиода последовательно. Выбран драйвер постоянного тока для обеспечения 60 мА на цепочку. Выходное напряжение драйвера должно превышать сумму V_F4 светодиодов (приблизительно 8.8В-10.4В) плюс запас.

5. Тепловая конструкция: Печатная плата спроектирована с большими полигонами меди, соединенными с тепловыми площадками светодиодов. Тепловые переходные отверстия передают тепло на медный слой на нижней стороне. Расчеты подтверждают, что температура перехода остается ниже 80°C в окружающей среде 40°C.

6. Сборка: Светодиоды устанавливаются с помощью автомата поверхностного монтажа. Собранная плата сушится в соответствии с рекомендациями MSL перед контролируемым процессом пайки оплавлением. Меры предосторожности от ESD соблюдаются на всех этапах.

14. Принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Цвет света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. Для монохроматического желтого светодиода, такого как SMD5050N, полупроводниковый материал (обычно на основе AlInGaP) разработан так, чтобы иметь запрещенную зону, соответствующую длине волны приблизительно 590 нанометров.

15. Технологические тренды

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи и повышения надежности. Для монохроматических светодиодов, таких как желтый, тренды включают:

- Более узкий биннинг по длине волны: Более жесткий контроль доминирующей длины волны для более точных цветовых применений.

- Работа при более высоких температурах: Разработка материалов и корпусов, сохраняющих производительность при более высоких температурах перехода.

- Миниатюризация с высоким выходом: Меньшие размеры корпусов, обеспечивающие световой выход, сравнимый с более крупными устаревшими корпусами.

- Интегрированные решения: Светодиоды со встроенным регулированием тока, схемами защиты (ESD, от перегрева) или даже микроконтроллерами для приложений интеллектуального освещения.

- Передовые люминофоры: Для белых и широкоспектральных светодиодов, но также влияющие на стабильность и качество некоторых цветных светодиодов.