Техническая спецификация светодиода LTLMH4TGX7DA - Размеры 4.2x4.2x6.2мм - Напряжение 2.9В - Мощность 0.105Вт - Зеленый 525нм

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокояркого SMD (Surface Mount Device) светодиода. Устройство предназначено для поверхностного монтажа и совместимо со стандартными процессами сборки SMT и групповой пайки оплавлением. Корпус подходит для применений, требующих контролируемой диаграммы направленности без использования дополнительной оптики.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая сила света:Обеспечивает высокую яркость для своего типоразмера корпуса.
• Энергоэффективность:Характеризуется низким энергопотреблением и высокой световой отдачей.
• Надежная конструкция:Используется передовая эпоксидная технология, обеспечивающая превосходную влагостойкость и защиту от УФ-излучения.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца и галогенов, соответствует директиве RoHS.
• Малый угол обзора:Линза корпуса спроектирована для создания контролируемого малого угла обзора (типично 70/45°), что делает светодиод подходящим для направленного освещения, например, в вывесках, без необходимости во вторичной оптике.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод в первую очередь предназначен для применения в вывесках и дисплеях, где критически важны надежность, яркость и контролируемое распределение света. Типичные области применения включают:

• Видеоэкраны и информационные табло.
• Дорожные знаки и указатели.
• Общие информационные панели и табло.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 105 мВт. Это общая мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла.
• Прямой ток:Номинальный постоянный прямой ток составляет 30 мА. Более высокий пиковый прямой ток 100 мА допустим в импульсном режиме (скважность ≤ 1/10, длительность импульса ≤ 10 мс).
• Тепловое снижение номинала:Максимальный постоянный прямой ток должен быть линейно снижен на 0.5 мА/°C для температур окружающей среды (TA) выше 45°C.
• Температурный диапазон:Рабочий: от -40°C до +85°C. Хранения: от -40°C до +100°C.
• Пайка оплавлением:Выдерживает максимальную пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, что совместимо со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (TA) 25°C и определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила света (Iv):Диапазон от 5000 мкд (мин.) до 14500 мкд (макс.) при испытательном токе (IF) 20 мА, типичное значение 9200 мкд. К пределам бинов применяется допуск измерения ±15%.
• Прямое напряжение (VF):Типично 2.9В, диапазон от 2.5В до 3.5В при IF=20мА. Этот параметр критически важен для проектирования драйвера и теплового менеджмента.
• Угол обзора (2θ1/2):70/45 градусов (типично). Эта асимметричная диаграмма указывает на более узкий луч в одной оси, что идеально для некоторых применений в вывесках.
• Доминирующая длина волны (λd):525 нм (типично), определяет воспринимаемый человеческим глазом зеленый цвет светодиода. Диапазон составляет от 520 нм до 530 нм.
• Пиковая длина волны излучения (λP):Типично 517 нм, представляет пик в спектральном распределении мощности.
• Полуширина спектра (Δλ):Приблизительно 35 нм, указывает на спектральную чистоту зеленого света.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении; данный тест служит только для характеристики тока утечки.

2.3 Тепловые характеристики

Эффективный тепловой менеджмент необходим для поддержания производительности и долговечности светодиода. Ключевые аспекты включают:

• Лимит рассеиваемой мощности 105 мВт и кривая снижения номинала, начинающаяся с 45°C, подчеркивают необходимость адекватного теплового проектирования печатной платы.
• Рекомендуемый рисунок контактных площадок включает тепловую площадку (P3), предназначенную для подключения к радиатору или системе охлаждения для распределения рабочего тепла.
• Рекомендуется избегать быстрого охлаждения после достижения пиковой температуры при пайке оплавлением, чтобы предотвратить тепловой удар для корпуса.

3. Спецификация системы бининга

Для обеспечения цветовой и яркостной однородности в производственных применениях светодиоды сортируются по бинам.

3.1 Биннинг по силе света

Светодиоды классифицируются на основе измеренной силы света при 20мА. Коды бинов и диапазоны:

• GV:5000 – 6500 мкд
• GW:6500 – 8500 мкд
• GX:8500 – 11100 мкд
• GY:11100 – 14500 мкд

Примечание: К пределу каждого бина применяется допуск ±15%.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовой однородности:

• G1:520 – 525 нм
• G2:525 – 530 нм

Примечание: К пределу каждого бина применяется допуск ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в документе приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.6), типичные характеристики для данного класса устройств можно вывести из табличных данных:

• Зависимость ВАХ:Прямое напряжение (VF) напрямую связано с прямым током (IF). Работа при типичных 20мА дает VF ~2.9В. Превышение максимального тока увеличит падение напряжения и рассеиваемую мощность.
• Температурная зависимость:Сила света обычно снижается с увеличением температуры перехода. Требование снижения номинала прямого тока выше 45°C является прямым индикатором этой зависимости, что обуславливает необходимость теплового менеджмента для стабильного светового потока.
• Спектральное распределение:При доминирующей длине волны 525нм и полуширине спектра ~35нм светодиод излучает относительно чистый зеленый свет в центре зеленого спектра.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Корпус имеет прямоугольное основание с линзой. Ключевые размеры (в мм) включают:

• Размер корпуса: 4.2 ±0.2 (Д) x 4.2 ±0.2 (Ш).
• Общая высота: 6.2 ±0.5.
• Расстояние между выводами (места выхода выводов из корпуса): 2.0 ±0.5.
• Допускается максимальный выступ смолы под фланец 1.0мм.
• Общий допуск составляет ±0.25мм, если не указано иное.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

• Полярность:Устройство имеет три контактные площадки: P1 (Анод), P2 (Катод) и P3 (Анод). P3 также служит основной тепловой площадкой.
• Рекомендуемый рисунок контактных площадок:Посадочное место включает увеличенную площадку для P3 для облегчения передачи тепла на печатную плату. В проекте площадок рекомендуется скругление радиусом (R0.5). Данный светодиод предназначен для пайки оплавлением и не подходит для пайки погружением.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Хранение и чувствительность к влаге

Устройство имеет уровень чувствительности к влаге 3 (MSL3) согласно JEDEC J-STD-020.

• Не вскрытые упаковки могут храниться при <30°C / 90% относительной влажности до 12 месяцев.
• После вскрытия компоненты должны быть припаяны в течение 168 часов (7 дней) при хранении в условиях <30°C / 60% относительной влажности.
• Прогрев при 60°C ±5°C в течение 20 часов требуется, если индикаторная карта влажности показывает >10% относительной влажности, срок хранения на производстве превысил 168 часов или было воздействие >30°C / 60% относительной влажности. Прогрев должен выполняться только один раз.
• Неиспользованные светодиоды следует хранить с осушителем в повторно запечатанном влагозащитном пакете.

6.2 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуется бессвинцовый профиль оплавления:

• Предварительный нагрев/прогрев:от 150°C до 200°C максимум 120 секунд.
• Время выше температуры плавления припоя (tL):Время выше 217°C должно составлять 60-150 секунд.
• Пиковая температура (Tp):Максимум 260°C.
• Время в пределах 5°C от пика:Максимум 30 секунд.
• Общее время нагрева:Время от 25°C до пика не должно превышать 5 минут.

Критические замечания по пайке:

• Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз.
• Ручная пайка паяльником (макс. 315°C в течение 3 секунд) не должна выполняться более одного раза.
• Избегайте приложения внешних механических нагрузок к светодиоду во время пайки, пока он находится при высокой температуре.
• Избегайте быстрого охлаждения после пиковой температуры.

6.3 Очистка

Если очистка необходима, используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте, намотанной на катушки.

• Размеры несущей ленты:Шаг карманов 8.0 мм, ширина ленты 16.0 мм.
• Спецификация катушки:Стандартная катушка содержит 1000 штук. Диаметр катушки 330 мм ±2 мм.
• Предупреждение об ЭСР:Упаковка маркирована как содержащая электростатические чувствительные устройства (ЭСР), что требует соблюдения процедур безопасного обращения.

8. Рекомендации по применению и проектированию

8.1 Проектирование схемы управления

Светодиоды являются приборами с токовым управлением. Для надежной работы и равномерности яркости, особенно при параллельном соединении нескольких светодиодов, настоятельно рекомендуется использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Это компенсирует естественный разброс прямого напряжения (VF) между отдельными приборами, предотвращая "перехват" тока и обеспечивая равномерную яркость.

8.2 Тепловой менеджмент при проектировании

Учитывая лимит рассеиваемой мощности и тепловое снижение номинала:

• Включите рекомендуемую тепловую площадку (P3) в разводку печатной платы, подключив ее к полигону меди или специальной структуре с тепловыми переходами для рассеивания тепла.
• Для высокоплотных массивов или применений с высокой температурой окружающей среды рассмотрите дополнительные механизмы охлаждения.
• Контролируйте рабочую температуру перехода, чтобы обеспечить ее нахождение в безопасных пределах для долгосрочной надежности.

8.3 Оптическая интеграция

Интегрированная линза обеспечивает угол обзора 70/45°. Конструкторам следует убедиться, что данная диаграмма направленности соответствует требованиям приложения к распределению света и углу обзора. Для очень узких или специфичных диаграмм может потребоваться вторичная оптика.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

По сравнению со стандартными SMD или PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) корпусами, данный SMD светильник предлагает явные преимущества:

• Интегрированное оптическое управление:Корпус включает линзу, спроектированную для специфичной, контролируемой диаграммы направленности (малый угол обзора), что во многих применениях для вывесок снижает или устраняет необходимость в дополнительной внешней оптике, упрощая сборку и снижая стоимость.
• Высокая яркость в SMD формате:Обеспечивает уровни силы света, сопоставимые с более крупными или дискретными светодиодами, в компактном корпусе, совместимом с автоматизированной SMT сборкой.
• Надежность:Использование передовых эпоксидных материалов повышает стойкость к влаге и УФ-излучению по сравнению с некоторыми стандартными SMD корпусами, улучшая пригодность для наружного применения или работы в жестких условиях.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между доминирующей длиной волны и пиковой длиной волны?

Пиковая длина волны (λP ~517нм) - это единственная длина волны, на которой спектр излучения наиболее сильный. Доминирующая длина волны (λd ~525нм) - это расчетное значение, полученное из цветовых координат на диаграмме цветности CIE; она представляет собой единственную длину волны, которая наилучшим образом описывает воспринимаемый человеческим глазом цвет света. Для зеленых светодиодов λd часто длиннее, чем λP.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод постоянным током 30мА?

Хотя предельно допустимый режим для постоянного прямого тока составляет 30мА, непрерывная работа на этом пределе требует превосходного теплового менеджмента для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, так как рассеиваемая мощность будет близка к максимуму в 105мВт. Для надежной долгосрочной работы рекомендуется питание на уровне испытательного условия 20мА или ниже, если тепловая конструкция не была тщательно валидирована.

10.3 Зачем нужен токоограничивающий резистор для каждого светодиода при параллельном соединении?

Прямое напряжение (VF) имеет разброс (от 2.5В до 3.5В). Если несколько светодиодов подключены напрямую параллельно к источнику напряжения, светодиод с наименьшим VF будет потреблять непропорционально больший ток, потенциально превышая свои предельные значения и выходя из строя, что вызовет цепную реакцию. Последовательный резистор для каждого светодиода помогает сбалансировать ток, добавляя линейное сопротивление, обеспечивая более равномерное распределение тока и яркости.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование компактного дорожного информационного знака.

1. Выбор компонентов:Данный светодиод выбран за его высокую яркость (для обеспечения видимости днем), зеленый цвет (для сообщений "движение разрешено" или информации) и малый угол обзора (для концентрации света в направлении водителей). Для максимальной яркости может быть выбран бин GY.
2. Проектирование схемы:Спроектирована схема драйвера постоянного тока. Каждый светодиод в цепочке имеет последовательный резистор, рассчитанный на основе напряжения питания и типичного VF (2.9В) при желаемом рабочем токе (например, 18мА для запаса ниже испытательного условия 20мА).
3. Разводка печатной платы:Посадочное место на плате соответствует рекомендуемому рисунку контактных площадок. Тепловая площадка (P3) подключена к большой области меди на плате с тепловыми переходами на внутренний слой земли, который служит теплораспределителем.
4. Сборка:Учтена классификация MSL3. Платы собираются с использованием контролируемого процесса оплавления, соответствующего профилю с пиком 260°C. Вскрытые катушки используются в течение 168-часового срока хранения на производстве.
5. Результат:Знак обеспечивает яркое, равномерное освещение с постоянным цветом всех элементов сообщения, надежную работу в широком температурном диапазоне и длительный срок службы благодаря правильному тепловому и электрическому проектированию.

12. Принцип работы

Данное устройство является светоизлучающим диодом (LED). Оно работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом материале. Когда прямое напряжение прикладывается к P-N переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (состоящей из InGaN для зеленого света). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводниковых слоев определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Интегрированная эпоксидная линза затем формирует и направляет этот излучаемый свет в желаемую диаграмму направленности.

13. Технологические тренды

Формат SMD светильника представляет собой продолжающийся тренд в корпусировании светодиодов:

• Повышенная интеграция:Переход от простых излучателей к корпусам, интегрирующим оптическое управление (линзы), как в данном случае, что снижает сложность системы.
• Более высокая эффективность и светимость:Постоянное совершенствование эпитаксии полупроводников и технологии люминофоров (для белых светодиодов) приводит к увеличению люмен на ватт и светимости (яркости на единицу площади) при уменьшении размеров корпусов.
• Повышенная надежность:Разработка более надежных материалов для заливки (как упомянутая передовая эпоксидная смола) улучшает стойкость к термоциклированию, влаге и УФ-излучению, расширяя области применения.
• Стандартизация для автоматизации:Формат SMT является доминирующим, благоприятствуя высокоскоростной, автоматизированной сборке методом "pick-and-place", что снижает производственные затраты и повышает однородность.