Техническая документация на светодиод LTLMR4YW2DA - 4.2x4.2x6.9мм - 2.4В макс. - 120мВт - Желтый 590нм

1. Обзор продукта

LTLMR4YW2DA — это высокоинтенсивный поверхностно-монтируемый светодиод, предназначенный для требовательных осветительных приложений. Он использует желтый полупроводниковый материал AllnGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для генерации света с пиковой длиной волны 594 нм. Устройство заключено в корпус с рассеивающей линзой из желтой эпоксидной смолы, которая спроектирована для создания контролируемой узкой диаграммы направленности без необходимости использования дополнительной вторичной оптики. Это делает его особенно подходящим для применений, требующих точного направления света и высокой осевой интенсивности.

Ключевые преимущества этого светодиода включают высокую выходную силу света, достигающую 16 000 мкд при стандартном токе накачки 20 мА, и низкое энергопотребление, ведущее к высокой эффективности. Корпус изготовлен с использованием передовой технологии литья эпоксидного компаунда, что обеспечивает превосходную влагостойкость и защиту от УФ-излучения, повышая долгосрочную надежность в различных условиях. Продукт полностью соответствует директиве RoHS, не содержит свинца и галогенов.

Целевой рынок для этого компонента включает производителей профессиональных систем вывесок и дисплеев. Его основные области применения — видеоинформационные табло, дорожные знаки и другие виды информационных указателей, где критически важны высокая видимость, постоянство цвета и надежность. Типичный узкий угол обзора 25° гарантирует концентрацию света вперед, максимизируя воспринимаемую яркость для наблюдателей, находящихся прямо перед знаком.

2. Анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Работа устройства допускается только в строгих пределах для обеспечения надежности. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 120 мВт при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Постоянный прямой ток не должен превышать 50 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток 120 мА при соблюдении условий: скважность 1/10 или менее и длительность импульса не более 10 мс. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения от -40°C до +100°C. Важным параметром для монтажа является условие пайки оплавлением: максимальная пиковая температура 260°C в течение 10 секунд, что совместимо со стандартными профилями бессвинцовой пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются при TA=25°C и IF=20мА. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон от 7 200 до 16 000 милликандел (мкд), конкретные значения определяются процессом сортировки. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, типично составляет 25° с допуском ±2°. Доминирующая длина волны (λd) для желтого цвета задана в диапазоне от 583,5 нм до 593,5 нм, с типичной пиковой длиной волны излучения (λP) 594 нм и полушириной спектра (Δλ) 15 нм. Прямое напряжение (VF) при испытательном токе варьируется от минимума 1,8В до максимума 2,4В. Обратный ток (IR) ограничен максимумом 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В; следует отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

3. Спецификация системы сортировки

Светодиоды классифицируются по группам (бинаризация) для обеспечения постоянства цвета и яркости в пределах производственной партии. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения к однородности.

3.1 Сортировка по силе света (Iv)

Светодиоды сортируются на основе их силы света, измеренной при 20 мА. Коды групп: Код X (7 200 - 9 300 мкд), Код Y (9 300 - 12 000 мкд) и Код Z (12 000 - 16 000 мкд). К каждому пределу группы применяется допуск ±15%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (Wd)

Для контроля постоянства цвета светодиоды сортируются по доминирующей длине волны. Группы: Y1 (583,5 - 586,0 нм), Y2 (586,0 - 588,5 нм), Y3 (588,5 - 591,0 нм) и Y4 (591,0 - 593,5 нм). К каждому пределу группы применяется допуск ±1 нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Прямое напряжение также сортируется для помощи в проектировании схем стабилизации тока. Группы: 1A (1,8 - 2,0В), 2A (2,0 - 2,2В) и 3A (2,2 - 2,4В). К каждому пределу применяется допуск ±0,1В.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры

Корпус имеет квадратное основание размером 4,2мм ±0,2мм с каждой стороны. Общая высота, включая линзу, составляет 6,9мм ±0,5мм. Выводы выступают из нижней части корпуса, расстояние между выводами (в месте выхода) — 3,65мм ±0,2мм. Допускается максимальный выступ смолы под фланцем 1,0мм. Все размеры имеют общий допуск ±0,25мм, если не указано иное.

4.2 Идентификация полярности

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

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод рассчитан на процессы бессвинцовой пайки оплавлением. Рекомендуемые параметры профиля: температура предварительного нагрева/прогрева от 150°C до 200°C максимум 120 секунд. Время выше температуры плавления припоя (T_L= 217°C) должно составлять от 60 до 150 секунд. Пиковая температура корпуса (T_P) не должна превышать 260°C, а время в пределах 5°C от указанной классификационной температуры (T_C= 255°C) должно быть не более 30 секунд. Общее время от 25°C до пиковой температуры не должно превышать 5 минут.

5.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала не выше 315°C. Время пайки на один вывод должно быть ограничено максимум 3 секундами, и эту операцию следует выполнять только один раз на соединение, чтобы предотвратить термическое повреждение светодиода.

5.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Следует избегать агрессивных химических очистителей, так как они могут повредить эпоксидную линзу или маркировку на корпусе.

6. Хранение и обращение

6.1 Чувствительность к влаге

Этот компонент классифицируется как Уровень чувствительности к влаге 3 (MSL3) согласно стандарту JEDEC J-STD-020. Светодиоды поставляются в герметичном влагозащитном пакете (MBB) с осушителем и индикаторной картой влажности. При хранении в невскрытом MBB в условиях <30°C и <90% относительной влажности (RH) срок годности составляет 12 месяцев.

6.2 Время нахождения на производстве и сушка

После вскрытия влагозащитного пакета начинается отсчет \"времени нахождения на производстве\". Светодиоды должны храниться при <30°C и <60% RH, и все процессы пайки или высокотемпературной обработки должны быть завершены в течение 168 часов (7 дней). Сушка требуется, если: индикаторная карта влажности показывает >10% RH, время нахождения на производстве превысило 168 часов или компоненты подвергались воздействию >30°C и >60% RH. Рекомендуемые условия сушки: 60°C ±5°C в течение 20 часов, и сушку следует проводить только один раз. Длительное воздействие окружающего воздуха может окислить серебряное покрытие на выводах, ухудшив паяемость. Неиспользованные светодиоды следует повторно упаковать с осушителем во влагозащитный пакет.

7. Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются на перфорированной несущей ленте для автоматической сборки методом pick-and-place. Размеры ленты стандартизированы: шаг гнезда 8,0мм ±0,1мм, ширина ленты 16,0мм ±0,3мм. Каждая катушка содержит 1000 светодиодов. Катушки затем упаковываются с защитными материалами: одна катушка помещается во влагозащитный пакет с осушителем и индикаторной картой влажности. Три таких влагозащитных пакета упаковываются в одну внутреннюю коробку, всего 3000 штук. Наконец, десять внутренних коробок упаковываются в одну внешнюю транспортную коробку, в итоге получается 30 000 штук на внешнюю коробку. На упаковке четко указаны предупреждения об электростатическом разряде (ESD), указывающие на чувствительность устройств и необходимость безопасных процедур обращения.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Для обеспечения стабильной работы и долговечности светодиод должен питаться от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения. Для базового ограничения тока можно использовать простой последовательный резистор, рассчитываемый по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Однако для приложений, требующих стабильной яркости при изменении температуры или напряжения питания, рекомендуется использовать специализированную микросхему драйвера светодиодов или транзисторную схему постоянного тока. Максимальный постоянный ток не должен превышать 50 мА. Для конструкций, работающих на пределе рассеиваемой мощности, необходимо внимательно учитывать кривую снижения мощности, которая указывает на линейное снижение тока на 0,75 мА на каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 45°C.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя корпус не предназначен в первую очередь для мощных светодиодов, эффективный тепловой менеджмент на печатной плате по-прежнему важен для поддержания производительности и срока службы. Конструкция контактных площадок на печатной плате должна соответствовать рекомендуемому посадочному месту, чтобы обеспечить хорошее формирование паяного соединения и отвод тепла от светодиода. Использование печатной платы с тепловыми переходами под тепловой площадкой светодиода (если применимо) или обеспечение достаточной медной заливки, соединенной с катодными/анодными площадками, может помочь рассеять тепло. Работа светодиода на или около его предельных характеристик при высоких температурах окружающей среды сократит его эффективный срок службы и может вызвать сдвиг цвета или падение интенсивности.

8.3 Особенности оптического проектирования

Встроенная рассеивающая линза и узкий угол обзора устраняют необходимость во вторичной оптике во многих приложениях для вывесок, упрощая сборку и снижая стоимость. Диаграмма направленности относительно гладкая. Конструкторам следует учитывать угловое распределение интенсивности при планировании расстояния между светодиодами в массиве для достижения равномерного освещения без темных пятен. Рассеивающий характер линзы помогает минимизировать пикселизацию или отдельные горячие точки светодиодов, создавая более целостный визуальный вид на информационных табло.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными SMD (Surface Mount Device) светодиодами или светодиодами в корпусах PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), этот светодиод в корпусе типа \"лампа\" предлагает явные преимущества для направленного освещения. Стандартные SMD светодиоды часто имеют более широкий угол обзора (например, 120°), распределяя свет по большей площади, что неэффективно для приложений, где свет должен быть виден с определенного направления. Угол обзора LTLMR4YW2DA в 25° концентрирует световой поток, что приводит к значительно более высокой осевой силе света (канделам) при том же общем световом потоке (люменах). Это делает его более эффективным для таких применений, как дорожные знаки, где наблюдатель обычно находится в узком конусе перед знаком. Интегрированная линза и прочные выводы сквозного типа в SMD корпусе обеспечивают хороший баланс между оптическим контролем, механической прочностью и совместимостью с автоматической сборкой.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Пиковая длина волны (λP) — это единственная длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λd) выводится из диаграммы цветности CIE и представляет собой единственную длину волны монохроматического света, который казался бы наблюдателю-человеку имеющим тот же цвет, что и светодиод. Для светодиода с узким спектром, такого как этот желтый тип AllnGaP, они обычно очень близки, но λd является более релевантным параметром для спецификации цвета.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника напряжения?

О: Это настоятельно не рекомендуется. Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет допуск и изменяется в зависимости от температуры. Прямое подключение к источнику напряжения, даже с последовательным резистором, рассчитанным на типичное V_F, может привести к чрезмерному току, если фактическое V_Fнаходится на нижней границе своего диапазона, что потенциально может повредить светодиод. Всегда используйте механизм ограничения тока.

В: Почему важен рейтинг MSL3 и процесс сушки?

О: Влага, поглощенная пластиковым корпусом, может быстро испаряться во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или \"эффект попкорна\", что приводит к немедленному или скрытому отказу. Соблюдение процедур обращения с MSL3 (168-часовое время нахождения на производстве, правильное хранение и сушка при необходимости) критически важно для обеспечения выхода годных изделий при сборке и долгосрочной надежности в полевых условиях.

В: Как интерпретировать коды групп при заказе?

О: Коды групп (например, Iv=Z, Wd=Y3, Vf=2A) позволяют вам указать требуемый диапазон характеристик для вашего приложения. Для знака, требующего очень высокой и равномерной яркости, вы можете указать Iv=Z. Для критического соответствия цвета между несколькими знаками или внутри большого массива вы бы указали узкую группу Wd, такую как Y2 или Y3. Уточняйте доступные комбинации групп у поставщика.

11. Принцип работы

LTLMR4YW2DA основан на полупроводниковой технологии AllnGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Здесь они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретная ширина запрещенной зоны сплава AllnGaP в активной области определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в желтой области видимого спектра (~590 нм). Рассеивающая эпоксидная линза, окружающая полупроводниковый кристалл, служит для вывода света из материала с высоким показателем преломления, формирования диаграммы направленности в узкий луч и защиты хрупкой полупроводниковой структуры от механических и экологических повреждений.

12. Контекст отрасли и тенденции

Поверхностно-монтируемые светодиоды в корпусах типа \"лампа\", такие как LTLMR4YW2DA, представляют собой зрелый и оптимизированный сегмент рынка светодиодов, заполняющий разрыв между маломощными индикаторными светодиодами и мощными осветительными светодиодами. Тенденция в этом сегменте продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люменов или кандел на ватт), улучшения постоянства цвета за счет более жесткой сортировки и улучшения показателей надежности, таких как увеличенный срок службы (L70, L90) в различных рабочих условиях. Также наблюдается устойчивая тенденция к миниатюризации при сохранении или увеличении оптической мощности, что позволяет уменьшить шаг пикселей в дисплеях и знаках высокого разрешения. Кроме того, совместимость с ужесточающимися экологическими нормами (помимо RoHS, учитывая такие вещества, как REACH) и способность выдерживать более высокотемпературные профили пайки оплавлением для современных сборок печатных плат остаются ключевыми драйверами развития.