Техническая документация на светодиод T3B серии 3014 для подсветки - 0.2Вт, 3.0x1.4x0.8мм, 3.1В

1. Обзор продукта

Серия T3B представляет собой семейство высокопроизводительных однокристальных SMD-светодиодов, разработанных в первую очередь для применения в подсветке. Используя компактный корпус 3014 (3.0мм x 1.4мм), эти светодиоды обеспечивают баланс световой отдачи, надежности и гибкости проектирования, подходящий для современных электронных дисплеев и индикаторных систем.

Основу устройства составляет один полупроводниковый кристалл, способный выдавать до 0.2Вт оптической мощности. Серия характеризуется широким углом обзора, стабильными цветовыми характеристиками в диапазоне цветовых температур и надежной конструкцией, подходящей для автоматизированных процессов сборки, таких как пайка оплавлением.

2. Технические параметры и характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют эксплуатационные пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению светодиода. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ts) 25°C.

• Прямой ток (IF):80 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP):120 мА (Длительность импульса ≤10мс, Скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):288 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):230°C или 260°C в течение 10 секунд (профиль оплавления)

2.2 Электрооптические характеристики

Типичные параметры, измеренные в стандартных условиях испытаний (Ts=25°C, IF=60мА).

• Прямое напряжение (VF):Тип. 3.1В, Макс. 3.5В
• Обратное напряжение (VR):5В
• Обратный ток (IR):Макс. 10 мкА (при VR=5В)
• Угол обзора (2θ1/2):110° (тип.)

3. Система сортировки и классификации продукции

3.1 Правила формирования номера модели

Код продукта следует структурированному формату:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Этот код содержит ключевые атрибуты:

• Код корпуса/форм-фактора:например, '3B' обозначает корпус 3014.
• Конфигурация кристалла:'S' для одного маломощного кристалла (как в этой серии).
• Код оптической конструкции:'00' указывает на отсутствие вторичной линзы.
• Код цвета:Определяет цвет свечения или белую точку.
  • Теплый белый: L (<3700K)
  • Нейтральный белый: C (3700-5000K)
  • Холодный белый: W (>5000K)
  • Другие цвета: R (красный), Y (желтый), G (зеленый), B (синий) и т.д.
• Код светового потока:Определяет минимальный бин светового потока (например, D2, D3).
• Код цветовой температуры:Для белых светодиодов определяет бин коррелированной цветовой температуры (CCT).
• Код прямого напряжения:Определяет бин VF (например, B, C, D).

3.2 Сортировка по световому потоку

Для белых светодиодов подсветки с индексом цветопередачи (CRI) 60 и CCT в диапазоне от 10,000K до 40,000K, световой поток сортируется при испытательном токе 60мА. Сортировка определяетминимальноезначение, при этом фактический поток может быть выше.

• Код D2:18 лм (Мин.) до 20 лм (Макс.)
• Код D3:20 лм (Мин.) до 22 лм (Макс.)
• Код D4:22 лм (Мин.) до 24 лм (Макс.)
• Код D5:24 лм (Мин.) до 26 лм (Макс.)

Допуск измерения светового потока составляет ±7%.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение (VF) классифицируется по точным бинам для помощи в проектировании схем стабилизации тока и обеспечения равномерности в многодиодных матрицах.

• Код B:от 2.8В до 2.9В
• Код C:от 2.9В до 3.0В
• Код D:от 3.0В до 3.1В
• Код E:от 3.1В до 3.2В
• Код F:от 3.2В до 3.3В
• Код G:от 3.3В до 3.4В
• Код H:от 3.4В до 3.5В

Допуск измерения напряжения составляет ±0.08В.

3.4 Сортировка по цветности

Белые светодиоды классифицируются по определенным областям цветности на диаграмме цветности CIE 1931 для обеспечения цветовой однородности. Для серии подсветки 3014 определены области, обозначенные от BG1 до BG5, с точными границами координат (x, y). Продукция поставляется в соответствии с заказанными ограничениями по области цветности.

Допуск координат цветности составляет ±0.005. Допуск CRI составляет ±2.

4. Графики характеристик

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

Вольт-амперная характеристика типична для полупроводникового диода. Кривая показывает резкое увеличение тока, как только прямое напряжение превышает пороговое значение (примерно 2.7В-2.9В). Работа при рекомендуемом токе 60мА обеспечивает стабильную работу в пределах указанного бина напряжения.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Световой выход увеличивается с ростом прямого тока, но демонстрирует сублинейную зависимость при более высоких токах из-за повышения температуры перехода и снижения эффективности. Кривая показывает оптимальный диапазон тока управления для максимизации световой отдачи (люмен на ватт).

4.3 Относительная спектральная мощность в зависимости от температуры перехода

Спектральный выход системы люминофора светодиода смещается с изменением температуры перехода (Tj). Эта кривая критически важна для применений, требующих стабильной цветовой точки. При увеличении Tj с 25°C до 125°C относительная спектральная энергия обычно уменьшается, что может повлиять как на световой поток, так и на цветность.

4.4 Распределение относительной спектральной мощности

Этот график изображает нормированный спектр излучения белого светодиода, показывающий комбинацию пика излучения синего кристалла и более широкого излучения, преобразованного люминофором (желтый/зеленый/красный). Форма этой кривой определяет индекс цветопередачи (CRI) и воспринимаемое качество цвета.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры и посадочное место

Светодиод соответствует стандартным размерам корпуса 3014:

• Длина (L): 3.0 мм ±0.10 мм
• Ширина (W): 1.4 мм ±0.10 мм
• Высота (H): 0.8 мм ±0.10 мм

Для компоновки печатной платы предоставляются подробные чертежи размеров с допусками (.X: ±0.10мм, .XX: ±0.05мм).

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на плате и шаблон для нанесения паяльной пасты

Рекомендуется использовать специальную конфигурацию контактных площадок для обеспечения надежной пайки, правильного теплового режима и механической стабильности. Посадочное место обычно включает две площадки для анода/катода. Также указывается соответствующий шаблон для нанесения паяльной пасты, что критически важно для контроля объема паяльной пасты во время сборки по технологии поверхностного монтажа (SMT) для предотвращения "эффекта надгробия" или недостаточных паяных соединений.

Идентификация полярности:Катод обычно маркируется на корпусе светодиода. Трафаретная маркировка на печатной плате должна четко указывать полярность, чтобы предотвратить обратный монтаж.

6. Руководство по монтажу, обращению и хранению

6.1 Влагозащищенность и требования к прогреву

Корпус светодиода 3014 классифицируется как влагозащищенный согласно стандарту IPC/JEDEC J-STD-020C. Воздействие окружающей влажности после вскрытия герметичного влагозащитного пакета может привести к растрескиванию "попкорном" или расслоению во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением.

• Хранение:Невскрытые пакеты должны храниться при температуре ниже 30°C и влажности ниже 85% RH. После вскрытия хранить при <30°C и <60% RH, предпочтительно в сухом шкафу или герметичном контейнере с осушителем.
• Срок хранения после вскрытия:После вскрытия герметичного пакета компоненты должны быть использованы в течение 12 часов, если они подвергаются воздействию обычных заводских условий (>30% RH).
• Прогрев:Если срок хранения после вскрытия превышен или индикаторная карта влажности показывает высокую влажность, требуется прогрев: 60°C в течение 24 часов. Не превышайте 60°C. Пайка оплавлением должна быть выполнена в течение 1 часа после прогрева, или детали должны быть возвращены в сухое хранилище (<20% RH).

6.2 Профиль оплавления при пайке

Светодиод выдерживает стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением. Максимальная пиковая температура составляет 260°C, рекомендуемое время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) — 10 секунд. Контролируемые скорости нагрева и охлаждения необходимы для минимизации термических напряжений на корпусе.

6.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды являются полупроводниковыми приборами и чувствительны к электростатическому разряду, особенно белые, зеленые, синие и фиолетовые типы. ЭСР может вызвать мгновенный отказ или скрытое повреждение, приводящее к сокращению срока службы и ухудшению характеристик (например, смещение цвета, увеличение тока утечки).

• Профилактика:Обращайтесь со светодиодами в защищенной от ЭСР зоне (EPA), используя заземленные браслеты, проводящие коврики и ионизаторы.
• Упаковка:Используйте контейнеры и лотки, безопасные от ЭСР, во время транспортировки и обращения.
• Оборудование для сборки:Убедитесь, что SMT-установщики и другое оборудование для обработки правильно заземлены.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовые области применения

• Подсветка ЖК-дисплеев:Боковая или прямая подсветка для мониторов, телевизоров, ноутбуков и автомобильных дисплеев.
• Общие индикаторные огни:Индикаторы состояния, подсветка панелей и декоративное освещение, где требуется компактный и яркий источник.
• Потребительская электроника:Подсветка клавиатур, переключателей и вывесок.

7.2 Проектирование схемы управления

Управление постоянным током:Светодиоды — это приборы, управляемые током. Для обеспечения постоянной яркости и цвета, а также для предотвращения теплового разгона, они должны управляться источником постоянного тока, а не постоянного напряжения. Использование токоограничивающего резистора с источником напряжения — это простой метод, но он менее эффективен и менее стабилен при изменениях температуры и напряжения.

Установка тока:Рекомендуемый рабочий ток составляет 60мА. Работа на предельном максимальном токе (80мА) или близко к нему сократит срок службы и может изменить цветовые параметры, если не обеспечено исключительное теплоотведение.

Тепловой режим:Хотя мощность относительно невелика (0.2Вт), эффективный отвод тепла от контактных площадок светодиода к меди печатной платы имеет решающее значение для поддержания производительности и долговечности. Используйте достаточные тепловые переходы и площадь меди на плате. Для высокоплотных массивов учитывайте общую тепловую нагрузку на плату.

7.3 Особенности оптического проектирования

Широкий угол обзора 110 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого и равномерного освещения. Для получения более направленного света необходимо использовать вторичную оптику (отражатели, световоды). При проектировании световодов следует моделировать диаграмму направленности и распределение интенсивности светодиода для достижения равномерного выхода.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности продукта

Корпус 3014 предлагает явные преимущества в мире SMD-светодиодов:

• по сравнению с 3528/2835:3014 более компактен по ширине, что позволяет достичь более высокой плотности в линейных массивах или меньшего шага в конструкциях подсветки. Он часто имеет более современную конструкцию кристалла и корпуса для более высокой эффективности.
• по сравнению с 5050:3014 — это однокристальное решение, тогда как корпуса 5050 часто содержат три кристалла. 3014 обеспечивает меньший точечный источник, что может быть полезно для оптического управления в световодах, и обычно имеет меньшее тепловое сопротивление на корпус.
• по сравнению с 0201/0402:Будучи больше микро-светодиодов, 3014 проще в обращении при сборке, обеспечивает более высокий световой выход и более надежен для общих применений освещения.

Ключевыми отличительными особенностями именно этой серии T3B являются ее определенная структура сортировки по цвету и потоку, соответствие стандартам влагозащищенности и подробные рекомендации по применению, которые поддерживают проектирование для технологичности и надежности.

9. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

9.1 В чем разница между значениями "Мин." и "Тип." для светового потока в таблице сортировки?

Значение "Мин." — это гарантированный нижний предел для данного кода бина. Значение "Тип." — это репрезентативное среднее значение, но не гарантированное. Когда вы заказываете бин D3, вам гарантируется минимум 20 лм при 60мА, но фактическое значение у деталей может достигать 22 лм. Эта система гарантирует, что вы выполните требование к минимальной яркости.

9.2 Зачем нужен прогрев, и можно ли использовать более высокую температуру для ускорения процесса?

Прогрев удаляет поглощенную влагу из пластикового корпуса, чтобы предотвратить повреждение из-за давления пара во время оплавления.Не превышайте 60°C.Более высокие температуры могут ухудшить внутренние материалы (эпоксидная смола, люминофор, проводящие соединения) и саму упаковку на ленте, что приведет к преждевременному отказу или проблемам с обращением.

9.3 Можно ли питать этот светодиод от источника 3.3В через резистор?

Да, но с важными оговорками. При типичном VF 3.1В последовательный резистор должен падать всего 0.2В при 60мА, что требует очень маленького сопротивления (~3.3 Ом). Это оставляет почти никакого запаса для вариаций напряжения питания или VF светодиода. Небольшое увеличение напряжения питания или светодиод с более низким бином VF вызовет большое увеличение тока, потенциально повреждая светодиод. Для надежной работы настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока.

9.4 Как интерпретировать коды областей цветности (BG1, BG2 и т.д.)?

Эти коды определяют небольшую четырехугольную область на диаграмме цветности CIE. Все светодиоды из данной партии при измерении будут иметь свои цветовые координаты (x,y), попадающие в границы этой конкретной области. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды, которые будут близко совпадать по цвету, что критически важно для равномерности подсветки. В техническом описании приведены точные координаты углов для каждой области.

10. Принципы работы и технологические тренды

10.1 Базовый принцип работы

Светоизлучающий диод (LED) — это твердотельное полупроводниковое устройство. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов — процесс, называемый электролюминесценцией. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. В белом светодиоде, таком как этот, синий кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN) покрыт желтым (или многоцветным) люминофором. Часть синего света выходит, а остальная поглощается люминофором и переизлучается как свет с большей длиной волны (желтый, красный, зеленый). Смесь синего и преобразованного люминофором света воспринимается как белый.

10.2 Тенденции отрасли

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (люмен на ватт), улучшения цветопередачи и повышения надежности. Для типов корпусов, таких как 3014, тенденции включают:

• Более высокая плотность мощности:Возможность работы при более высоких токах при том же форм-факторе по мере совершенствования технологии кристаллов.
• Улучшенная цветовая однородность:Более жесткие спецификации сортировки и передовая технология люминофоров для более однородного цвета между партиями и в течение срока службы.
• Улучшенные тепловые характеристики:Новые материалы и конструкции корпусов для снижения теплового сопротивления, что позволяет использовать более высокие токи управления и увеличить срок службы.
• Миниатюризация:Хотя 3014 является устоявшимся форматом, параллельно идет разработка еще более мелких корпусов (например, 2016, 1515) для сверхтонких дисплеев.
• Интеллектуальная интеграция:Развитие драйверов светодиодов со встроенной диагностикой и коммуникацией (например, I2C) для локального затемнения и управления подсветкой.