Техническая спецификация SMD светодиода 1206 Красный 639нм - Корпус 3.2x1.6x1.1мм - Прямое напряжение 1.6-2.4В - Сила света 18-180мкд

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) светодиода поверхностного монтажа, излучающего красный свет. Устройство предназначено для применений, требующих высокой яркости и надежности в компактном корпусе стандартного типоразмера 1206. Его основные преимущества включают совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов и процессами групповой пайки оплавлением, что делает его подходящим для крупносерийного производства.

Светодиод использует полупроводниковый кристалл AlInGaP, известный своей высокой эффективностью и стабильностью при генерации красных, оранжевых и желтых длин волн. Материал линзы "Water Clear" обеспечивает широкий угол обзора и помогает достичь заданной силы света. Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Рассеиваемая мощность (Pd):62.5 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):60 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур (T_опер):от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод будет функционировать в соответствии со своими спецификациями.
• Диапазон температур хранения (T_хран):от -40°C до +85°C.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Максимальный тепловой профиль, который корпус может выдержать во время пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):18.0 - 180.0 мкд (милликандела). Количество излучаемого видимого света, измеренное на оптической оси. Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового (осевого) значения. Широкий угол 130° указывает на рассеянную, несфокусированную диаграмму направленности, подходящую для освещения площади.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):639 нм (типичное значение). Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм (типичное значение при I_F=20мА). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая наилучшим образом представляет цвет светодиода, определяемая по диаграмме цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Ширина полосы излучаемого спектра, измеренная на половине пиковой интенсивности. Значение 20 нм характерно для красных светодиодов AlInGaP.
• Прямое напряжение (V_F):1.60 - 2.40 В при I_F=20мА. Падение напряжения на светодиоде при работе. Разброс обусловлен допусками полупроводникового процесса.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении светодиода.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения единообразия в применениях светодиоды сортируются (распределяются по группам) на основе ключевых параметров. Данное устройство в основном сортируется по силе света.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света классифицируется на несколько групп, каждая из которых имеет минимальное и максимальное значение. Допуск для каждой группы составляет +/-15%.

• Группа M:18.0 - 28.0 мкд
• Группа N:28.0 - 45.0 мкд
• Группа P:45.0 - 71.0 мкд
• Группа Q:71.0 - 112.0 мкд
• Группа R:112.0 - 180.0 мкд

Конструкторы должны выбирать соответствующую группу в зависимости от своих требований к яркости. Использование токоограничивающего резистора последовательно с каждым светодиодом (как показано в разделе о методах управления) критически важно при параллельном соединении нескольких светодиодов для обеспечения равномерной яркости, так как разброс V_Fможет вызвать дисбаланс токов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приводятся ссылки на конкретные графики (например, Рис.1, Рис.5), типичное поведение можно описать на основе технологии.

4.1 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Светодиод AlInGaP демонстрирует типичную диодную ВАХ. Прямое напряжение (V_F) имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть немного уменьшается с ростом температуры перехода. Указанный диапазон V_Fот 1.6В до 2.4В при 20мА необходимо учитывать при проектировании источника питания.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в нормальном рабочем диапазоне (до номинального постоянного прямого тока 25мА). Работа при токе выше этого значения приводит к увеличению тепловыделения, снижению эффективности и ускоренной деградации светового потока.

4.3 Температурная зависимость

Световой выход светодиодов AlInGaP уменьшается с ростом температуры перехода. Эта характеристика имеет решающее значение для конструкций, где светодиод может работать при повышенных температурах окружающей среды или где управление тепловым режимом затруднено. Диапазон рабочих температур от -30°C до +85°C определяет пределы для поддержания заявленных характеристик.

4.4 Спектральное распределение

Спектр излучения сосредоточен вокруг пиковой длины волны 639 нм (типичное значение) с полушириной 20 нм. Доминирующая длина волны (631 нм) определяет воспринимаемый красный цвет. Этот спектр стабилен в диапазоне рабочих токов и температур, что важно для применений, критичных к цвету.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном корпусе для поверхностного монтажа типоразмера 1206. Ключевые размеры (в миллиметрах) включают длину корпуса приблизительно 3.2 мм, ширину 1.6 мм и высоту 1.1 мм. Все размерные допуски обычно составляют ±0.10 мм, если не указано иное. Корпус имеет два вывода анод/катод для пайки.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется, часто зеленым оттенком на соответствующей стороне корпуса или выемкой на пластиковом корпусе. Правильная ориентация полярности необходима при разводке печатной платы и сборке.

5.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Предоставляется рекомендуемый рисунок контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения, механической стабильности и теплоотвода во время оплавления. Соблюдение этой конфигурации помогает предотвратить "эффект надгробия" (подъем компонента одним концом) и обеспечивает надежное электрическое соединение.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Светодиод совместим с процессами инфракрасной пайки оплавлением. Предоставляется рекомендуемый профиль, соответствующий стандартам JEDEC для бессвинцовой сборки. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C максимум в течение 120 секунд для постепенного нагрева платы и компонентов, активации флюса и минимизации термического удара.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Устройство должно подвергаться воздействию пиковой температуры максимум 10 секунд. Оплавление должно выполняться максимум два раза.

Профиль должен быть охарактеризован для конкретной конструкции печатной платы, компонентов, паяльной пасты и используемой печи.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулировкой температуры, установленной на максимум 300°C. Время пайки на вывод не должно превышать 3 секунд, и это следует делать только один раз, чтобы предотвратить термическое повреждение пластикового корпуса и полупроводникового кристалла.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Не используйте неуказанные химические жидкости, так как они могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Хранение и обращение

• Чувствительность к ЭСР (электростатическому разряду):Светодиоды чувствительны к ЭСР. Во время обращения необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности от ЭСР, включая использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и заземленного оборудования.
• Чувствительность к влаге:Корпус чувствителен к влаге. При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем срок годности составляет один год при температуре ≤30°C и влажности ≤90% RH. После вскрытия пакета компоненты должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤60% RH и, в идеале, быть оплавлены в течение одной недели. Для более длительного хранения вне оригинального пакета используйте герметичный контейнер с осушителем. Компоненты, хранящиеся на открытом воздухе более недели, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время оплавления.

7. Упаковка и заказ

Светодиоды поставляются в стандартной промышленной упаковке для автоматической сборки.

• Лента и катушка:Компоненты упакованы в эмбоссированную несущую ленту шириной 8 мм на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм).
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Стандарт упаковки:Соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Пустые ячейки в ленте запечатаны верхней покровной лентой.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Наиболее надежный метод управления - использование последовательного токоограничивающего резистора для каждого светодиода, особенно при параллельном соединении нескольких светодиодов. Это компенсирует естественный разброс прямого напряжения (V_F) от светодиода к светодиоду, обеспечивая равномерный ток и, следовательно, равномерную яркость всех устройств в массиве. Управление светодиодами с помощью источника постоянного тока обеспечивает наиболее стабильный оптический выход.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 62.5 мВт), правильное тепловое проектирование продлевает срок службы светодиода и поддерживает яркость. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди, соединенную с контактными площадками светодиода, для выполнения функции радиатора, особенно при работе на максимальном постоянном токе или близком к нему. Избегайте длительной работы при температурах окружающей среды, близких к верхнему пределу диапазона.

8.3 Область применения

Данный светодиод подходит для общего электронного оборудования, требующего индикаторов состояния, подсветки или декоративного освещения. Это включает применения в потребительской электронике, офисном оборудовании, устройствах связи и бытовой технике. Он не предназначен специально и не сертифицирован для применений, где отказ может угрожать жизни или безопасности (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, критически важные системы управления движением). Для таких применений необходимо проконсультироваться с производителем по поводу специально сертифицированных компонентов.

9. Сравнение и отличия технологий

Данный светодиод использует технологию AlInGaP, которая предлагает явные преимущества для красного/оранжевого/желтого излучения по сравнению с другими технологиями, такими как AllnGaP на поглощающей подложке или более старыми светодиодами GaAsP.

• Высокая эффективность и яркость:AlInGaP обеспечивает более высокую световую отдачу (больше светового потока на ватт), чем традиционные технологии, что позволяет достичь высокой яркости (до 180 мкд) в небольшом корпусе.
• Стабильность цвета:Цветовая точка (доминирующая длина волны) светодиодов AlInGaP более стабильна в диапазонах рабочих токов и температур, а также в течение срока службы устройства по сравнению с некоторыми альтернативами.
• Широкий угол обзора:Угол обзора 130° с линзой "Water Clear" обеспечивает широкое, равномерное освещение по сравнению с фокусирующими или узкоугольными линзами.
• Совместимость с поверхностным монтажом:Корпус 1206 и совместимость с ИК-оплавлением представляют собой современное, технологичное решение по сравнению со светодиодами в выводном исполнении.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

10.1 Какое значение резистора следует использовать?

Значение последовательного резистора (R_s) рассчитывается по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации (2.4В), чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый I_F(например, 20мА) в наихудших условиях. Для источника питания 5В: R_s= (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Подойдет стандартный резистор 130 Ом или 150 Ом.

10.2 Можно ли управлять им с помощью ШИМ-сигнала?

Да, широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является отличным методом для диммирования светодиодов. Она лучше сохраняет цветовые характеристики светодиода по сравнению с аналоговым (токовым) диммированием. Убедитесь, что частота ШИМ достаточно высока, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >100 Гц), и что пиковый ток в каждом импульсе не превышает абсолютный максимальный параметр 60 мА.

10.3 Почему такой широкий диапазон силы света?

Диапазон (18-180 мкд) представляет общий разброс по всем производственным группам. Отдельные светодиоды сортируются в конкретные группы (M, N, P, Q, R) с гораздо более узкими диапазонами. Вы должны указать желаемую группу при заказе, чтобы гарантировать уровень яркости для вашего применения.

10.4 Как долго прослужит светодиод?

Срок службы светодиода (часто определяемый как момент, когда световой поток снижается до 70% от начального значения, L70) прямо не указан в данной спецификации. Срок службы сильно зависит от условий эксплуатации, в первую очередь от температуры перехода и тока управления. Работа при значениях значительно ниже максимальных параметров (например, при 15-20 мА и с хорошим тепловым режимом) значительно продлит срок службы, потенциально до десятков тысяч часов.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Панель индикации состояния

В многофункциональной панели индикации состояния для промышленного оборудования несколько таких светодиодов (например, группы P или Q для средней-высокой яркости) могут быть расположены в ряд. Каждый управляется выводом GPIO микроконтроллера через последовательный резистор (например, 150 Ом для системы 3.3В или 5В). Широкий угол обзора обеспечивает видимость состояния с различных позиций оператора. Совместимость с оплавлением позволяет припаять всю плату, включая светодиоды и микроконтроллер, за один проход.

11.2 Подсветка мембранных переключателей

Один светодиод группы R (наибольшая яркость) может быть размещен рядом с полупрозрачной иконкой мембранного переключателя для обеспечения подсветки. Рассеянный, широкоугольный свет от линзы "Water Clear" помогает равномерно осветить иконку. Малая высота (1.1 мм) позволяет вписать его в тонкие конструкции устройств.

12. Введение в технический принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из AlInGaP. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (переход). При рекомбинации электронов и дырок они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав алюминия, индия, галлия и фосфида в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный цвет с длиной волны приблизительно 639 нм. Эпоксидная линза "Water Clear" инкапсулирует кристалл, обеспечивая механическую защиту, формируя диаграмму направленности излучения и улучшая выход света из полупроводникового материала.

13. Тенденции и развитие технологий

Общая тенденция для SMD индикаторных светодиодов, подобных этому, заключается в достижении еще более высокой эффективности (больше люмен на ватт), что позволяет получить ту же яркость при более низких токах управления, снижая энергопотребление и тепловыделение. Также наблюдается постоянное стремление к миниатюризации при сохранении или улучшении оптических характеристик. Кроме того, улучшения в материалах корпусов и производственных процессах повышают надежность и совместимость с все более требовательными профилями пайки, необходимыми для бессвинцовой сборки. Постоянство цвета и более жесткие допуски при сортировке также являются областями постоянного развития для удовлетворения потребностей применений, требующих точного соответствия цветов.