Техническая спецификация светодиода LTWMR4DZ3KA для поверхностного монтажа - Корпус 4.2x4.2x6.9мм - Напряжение 2.6-3.3В - Белый цвет

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокоинтенсивного светодиода для поверхностного монтажа. Разработанный для автоматизированных процессов сборки, этот компонент обеспечивает превосходные оптические характеристики в компактном корпусе, подходящем для требовательных применений в вывесках.

1.1 Основные преимущества и позиционирование продукта

Главным преимуществом данного светодиода является его интегрированная оптическая конструкция. Корпус оснащен линзой, обеспечивающей контролируемую узкую диаграмму направленности, что во многих случаях устраняет необходимость во вторичной оптике. Это приводит к более рациональной конструкции и потенциально снижает стоимость системы. Устройство изготовлено с использованием современных эпоксидных материалов, обеспечивающих отличную влагостойкость и защиту от УФ-излучения, что повышает его надежность как для внутреннего, так и для наружного применения. Полностью соответствует директивам RoHS, бессвинцовое и не содержит галогенов.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод специально разработан для высоковидимых вывесок. Его ключевые области применения включают видео-табло, различные дорожные знаки и информационные дисплеи общего назначения. Сочетание высокой силы света и контролируемого угла обзора делает его идеальным для создания ярких, легко читаемых дисплеев с эффективным использованием света.

2. Подробный анализ технических параметров

Всесторонний анализ предельных рабочих условий и характеристик устройства в стандартных условиях.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 100 мВт. Это общая мощность, которую корпус может рассеивать в виде тепла.
• Прямой ток:Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 30 мА. Импульсный прямой ток до 100 мА допустим только в импульсном режиме (скважность ≤ 1/10, длительность импульса ≤ 10 мс).
• Тепловое снижение номинала:Максимальный постоянный прямой ток должен быть линейно уменьшен от номинального значения 30 мА при 25°C со скоростью 0,54 мА на градус Цельсия для температур окружающей среды (TA) выше 55°C.
• Диапазоны температур:Устройство рассчитано на работу в диапазоне от -40°C до +85°C и может храниться от -40°C до +100°C.
• Пайка оплавлением:Корпус может выдерживать пиковую температуру 260°C в течение не более 10 секунд в процессе пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при температуре окружающей среды (TA) 25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 8500 мкд до максимум 21000 мкд, типичное значение 15000 мкд. Значение Iv сортируется, и код классификации указан на упаковке.
• Угол обзора (2θ1/2):Определяется как полный угол, при котором сила света составляет половину осевой (на оси) интенсивности. Типичное значение 35°, с указанным минимумом 30°.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2,6 В (мин.) до 3,3 В (макс.) при 20 мА.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5 В. Критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном смещении; это условие тестирования предназначено только для характеристики.

3. Спецификация системы сортировки

Для обеспечения единообразия в применении светодиоды сортируются по группам (бина) на основе ключевых параметров производительности.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три основные группы в зависимости от измеренной силы света при 20 мА:
- Группа Y:8500 - 11500 мкд
- Группа Z:11500 - 16000 мкд
- Группа 1:16000 - 21000 мкд
К пределам каждой группы применяется допуск ±15%.

3.2 Сортировка по цветности (оттенку)

Точка белого цвета контролируется через группы координат цветности, определенные на диаграмме CIE 1931 (x, y). В спецификации указаны несколько рангов оттенка (например, 6U, 6L, 7U, 7L, 8U, 8L), каждый из которых определяет четырехугольную область на диаграмме цветности. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с жестко контролируемой цветовой однородностью. Допуск измерения для цветовых координат составляет ±0,01.

4. Механическая информация и информация о корпусе

4.1 Габаритные размеры

Светодиод имеет прямоугольный корпус с купольной линзой. Ключевые размеры включают:
- Корпус: 4,2 мм ±0,2 мм x 4,2 мм ±0,2 мм.
- Общая высота: 6,9 мм ±0,5 мм.
- Расстояние между выводами и детали выступа указаны на подробном чертеже. Все размеры включают эквиваленты в дюймах в скобках.

4.2 Идентификация полярности и распиновка

Устройство имеет три вывода (P1, P2, P3). P1 и P3 обозначены как анод (+), а P2 обозначен как катод (-). Правильная полярность должна соблюдаться при разводке печатной платы и сборке.

4.3 Рекомендуемый рисунок контактных площадок

Для разводки печатной платы предлагается конструкция посадочного места. Конфигурация учитывает три вывода и включает примечание о тепловой площадке. Площадка, связанная с выводом P3, специально рекомендуется для подключения к радиатору или системе охлаждения для помощи в управлении тепловым режимом во время работы.

5. Руководство по сборке, обращению и надежности

5.1 Чувствительность к влаге и хранение

Этот компонент классифицируется как Уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 согласно JEDEC J-STD-020.
- Светодиоды в невскрытом влагозащитном пакете могут храниться до 12 месяцев при <30°C и 90% относительной влажности.
- После вскрытия пакета компоненты должны храниться при <30°C и 60% относительной влажности и должны быть припаяны в течение 168 часов (7 дней).
- Прокаливание при 60°C ±5°C в течение 20 часов требуется, если индикаторная карта влажности показывает >10% относительной влажности, если срок хранения на производстве превышает 168 часов, или если компоненты подвергались воздействию >30°C и 60% относительной влажности. Прокаливание должно выполняться только один раз.

5.2 Процесс пайки

Пайка оплавлением (рекомендуется):
- Предварительный нагрев: 150-200°C.
- Максимальное время предварительного нагрева: 120 секунд.
- Пиковая температура: максимум 260°C.
- Время выше 260°C: максимум 10 секунд.
- Устройство предназначено для пайки оплавлением и не подходит для волновой пайки. Оплавление не должно выполняться более двух раз.
Ручная пайка (паяльником):
- Максимальная температура жала паяльника: 315°C.
- Максимальное время пайки на один вывод: 3 секунды.
- Это должно быть выполнено только один раз.

5.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA).

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Упаковка в ленте и на катушке

Светодиоды поставляются в тисненой несущей ленте на катушках для автоматизированной сборки методом "pick-and-place". Размеры ленты указаны для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа. Каждая полная катушка содержит 1000 штук. Катушка и лента маркированы для указания наличия электростатически чувствительных устройств (ESD), что требует процедур безопасного обращения.

7. Примечания по применению и соображения по проектированию

7.1 Типовые схемы включения

В типовом применении светодиод управляется источником постоянного тока для обеспечения стабильного светового потока и долговечности. Для базовых применений можно использовать простой последовательный резистор, рассчитанный на основе напряжения питания (Vcc), прямого напряжения светодиода (VF) и желаемого прямого тока (IF): R = (Vcc - VF) / IF. Например, при питании 5В, VF 3,0В и целевом IF 20мА, номинал резистора составит (5В - 3,0В) / 0,02А = 100 Ом. Также необходимо учитывать мощность резистора (P = (Vcc - VF) * IF). Для высоконадежных или прецизионных применений рекомендуется использовать специализированные микросхемы драйверов светодиодов.

7.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 100 мВт), эффективный тепловой менеджмент имеет решающее значение для поддержания производительности и срока службы, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или в плотно упакованных массивах. Рекомендуемое подключение тепловой площадки (P3) к медному полигону на печатной плате действует как теплоотвод. Для конструкций, требующих множества светодиодов, следует рассмотреть обеспечение достаточного расстояния и, возможно, использование печатных плат на металлической основе (MCPCB) для управления совокупной тепловой нагрузкой.

7.3 Оптическая интеграция

Интегрированная линза с углом обзора 35° является ключевой особенностью. Разработчики должны убедиться, что эта диаграмма направленности соответствует требованиям их применения к равномерности яркости и конусу обзора. Для более широких углов обзора потребуется другая модель светодиода или вторичный рассеиватель. Узкий луч выгоден для эффективного направления света на определенную область, например, на поверхность знака, с минимальным рассеянием.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными SMD светодиодами (например, корпуса PLCC), это устройство предлагает значительно более высокую силу света в форм-факторе лампы для сквозного монтажа с предварительно коллимированным лучом. Это устраняет затраты и сложность юстировки, связанные с добавлением отдельной оптической линзы. По сравнению с другими мощными светодиодами, оно работает при меньшем токе (20 мА против 350 мА+), упрощая конструкцию драйвера и снижая тепловые проблемы системы, при этом обеспечивая высокую яркость, подходящую для вывесок.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между группами интенсивности Y, Z и 1?
О: Они представляют разные диапазоны минимального светового потока. Группа 1 имеет самый высокий выход (16000-21000 мкд), затем группа Z (11500-16000 мкд), а затем группа Y (8500-11500 мкд). Выбор зависит от требований к яркости приложения.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА непрерывно?
О: Да, 30 мА - это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако при повышенных температурах окружающей среды (выше 55°C) ток должен быть снижен, как указано. Для оптимального срока службы и стабильной работы рекомендуется работать на типичном значении 20 мА или ниже.

В: Почему срок хранения после вскрытия пакета составляет 168 часов?
О: Рейтинг MSL 3 указывает, что корпус поглощает влагу из воздуха. Через 168 часов в условиях производственного цеха (<30°C/60% относительной влажности) поглощенная влага может достичь уровня, способного вызвать повреждение корпуса (например, растрескивание или расслоение) во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением. Превышение этого времени требует прокаливания для удаления влаги.

В: Необходимы ли меры предосторожности от статического электричества (ESD)?
О: Да. Упаковка помечена как содержащая электростатически чувствительные устройства. Во время ручного обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ESD, такие как использование заземленных браслетов и рабочих мест, чтобы предотвратить повреждение от электростатического разряда.

10. Принципы работы и технология

Это белый светодиод на основе полупроводниковой технологии InGaN (нитрид индия-галлия). Он генерирует синий свет от чипа InGaN. Затем этот синий свет возбуждает слой люминофора внутри корпуса. Люминофор преобразует часть синего света в более длинные волны (желтый, красный), а смесь оставшегося синего света и света, излучаемого люминофором, приводит к восприятию белого света. Конкретный состав люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) и координаты цветности, которые контролируются в процессе сортировки по оттенку. Прозрачный эпоксидный корпус служит как защитным корпусом, так и первичным оптическим элементом, формируя световой поток в указанный угол обзора.