Техническая документация на оранжевый SMD светодиод - высота 0.55мм - прямое напряжение 1.8В - рассеиваемая мощность 75мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного оранжевого светодиода для поверхностного монтажа. Устройство характеризуется исключительно малой высотой, что делает его подходящим для применений, где вертикальное пространство является критическим ограничением. Светодиод использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известный своей высокой световой отдачей и отличной чистотой цвета в оранжево-красном спектре. Как продукт, соответствующий директиве RoHS и экологическим стандартам, он соответствует современным экологическим требованиям. Компонент поставляется на стандартной 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для сборки и процессами инфракрасной пайки оплавлением.

2. Подробный анализ технических параметров

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не указано иное. Понимание этих параметров имеет решающее значение для надежного проектирования схемы и прогнозирования производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется, и ее следует избегать для обеспечения долгосрочной надежности.

• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеивать в виде тепла. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением полупроводникового перехода и эпоксидной линзы.
• Постоянный прямой ток (IF):30 мА. Максимальный непрерывный прямой ток, который можно приложить.
• Пиковый прямой ток:80 мА. Это допустимо только в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Полезно для кратковременных вспышек высокой интенсивности.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать мгновенный и катастрофический отказ светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +85°C.
• Условия инфракрасной пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что типично для профилей бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой выход и электрическое поведение в нормальных рабочих условиях (обычно при IF = 2 мА).

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 2.80 мкд до максимум 18.00 мкд. Фактическое значение зависит от конкретного кода сортировки (см. раздел 3). Интенсивность измеряется с помощью датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE).
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины значения, измеренного на оси (0 градусов). Такой широкий угол обзора обеспечивает широкий, рассеянный рисунок освещения, подходящий для индикаторов состояния и подсветки.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):611.0 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):605.0 нм. Это колориметрический параметр, полученный из диаграммы цветности CIE. Он представляет собой одну длину волны, которая лучше всего описывает воспринимаемый цвет света. Это более релевантный параметр для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм. Это указывает на спектральную чистоту. Меньшее значение означает более монохроматический (чистый цвет) свет. 17 нм типично для светодиодов AlInGaP в оранжевом диапазоне.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 1.80В, с диапазоном от 1.60В до 2.20В при 2 мА. Это низкое прямое напряжение является ключевым преимуществом технологии AlInGaP и способствует более высокой эффективности.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложении обратного смещения 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Из-за присущих вариаций в производстве полупроводников светодиоды сортируются по группам производительности. Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по допускам для их применения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Единицы измерения - Вольты (В), измеренные при IF = 2 мА. Допуск в пределах каждой группы составляет ±0.1В.

• D1:от 1.60В (Мин.) до 1.80В (Макс.)
• D2:от 1.80В (Мин.) до 2.00В (Макс.)
• D3:от 2.00В (Мин.) до 2.20В (Макс.)

Выбор более узкой группы по напряжению (например, только D1) может быть важен для приложений, питаемых непосредственно от низковольтной батареи, чтобы обеспечить постоянную яркость по мере разряда батареи, или в параллельных светодиодных матрицах для обеспечения равномерного распределения тока.

3.2 Сортировка по силе света

Единицы измерения - милликанделы (мкд), измеренные при IF = 2 мА. Допуск в пределах каждой группы составляет ±15%.

• H:от 2.80 мкд (Мин.) до 4.50 мкд (Макс.)
• J:от 4.50 мкд (Мин.) до 7.10 мкд (Макс.)
• K:от 7.10 мкд (Мин.) до 11.20 мкд (Макс.)
• L:от 11.20 мкд (Мин.) до 18.00 мкд (Макс.)

Эта сортировка критически важна для приложений, требующих равномерной яркости нескольких светодиодов, например, в многосегментных дисплеях или панелях подсветки.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения - нанометры (нм), измеренные при IF = 2 мА. Допуск для каждой группы составляет ±1 нм.

• N:от 597.0 нм (Мин.) до 600.0 нм (Макс.) – Янтарно-оранжевый
• P:от 600.0 нм (Мин.) до 603.0 нм (Макс.) – Оранжевый
• Q:от 603.0 нм (Мин.) до 606.0 нм (Макс.) – Оранжевый
• R:от 606.0 нм (Мин.) до 609.0 нм (Макс.) – Оранжево-красный
• S:от 609.0 нм (Мин.) до 612.0 нм (Макс.) – Красно-оранжевый

Это позволяет точно подбирать цвет, что необходимо в таких приложениях, как светофоры, автомобильное освещение или декоративное освещение, где требуется определенный оттенок.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики, их значение стандартно. Кривая зависимости прямого тока (I_F) от прямого напряжения (V_F) является экспоненциальной. Сила света (I_V) примерно линейна с током в нормальном рабочем диапазоне, но будет насыщаться при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности. Доминирующая длина волны имеет небольшой отрицательный температурный коэффициент, что означает, что цвет может слегка смещаться в сторону более длинных волн (красное смещение) при увеличении температуры перехода. Для поддержания постоянного цвета и светового выхода в течение всего срока службы устройства необходимы правильный теплоотвод и управление током.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры и полярность

Устройство имеет стандартный для отрасли форм-фактор корпуса EIA. Катод обычно обозначается зеленой меткой на корпусе или выемкой в линзе. Ультратонкий профиль 0.55 мм является определяющей механической характеристикой. В спецификации приведены подробные чертежи с размерами для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой рельефной несущей ленте, запечатанной верхней покровной лентой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке - 5000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Этот формат оптимизирован для автоматизированных сборочных линий, обеспечивая эффективную обработку и установку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления припоя

Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C.
• Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для обеспечения правильной активации флюса и стабилизации температуры.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса:Максимум 10 секунд (рекомендуется для надежного паяного соединения).
• Количество циклов оплавления:Максимум два раза.

Профиль основан на стандартах JEDEC. Крайне важно охарактеризовать профиль для конкретной конструкции печатной платы, припойной пасты и печи, используемой в производстве.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулируемой температурой, установленной на максимум 300°C. Ограничьте время контакта максимум 3 секундами на контактную площадку. Нагревайте контактную площадку печатной платы, а не непосредственно корпус светодиода, чтобы предотвратить тепловой удар.

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 ультразвуковую очистку или неуказанные химические очистители, так как они могут повредить эпоксидную линзу или внутренние соединения.

7. Хранение и обращение

Правильное хранение жизненно важно для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время оплавления.

• Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. Использовать в течение одного года с даты упаковки.
• Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из влагозащитного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C и 60% относительной влажности. Настоятельно рекомендуется завершить инфракрасную пайку оплавлением в течение 672 часов (28 дней) после вскрытия.
• Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Прогрев (сушка):Если светодиоды находились на открытом воздухе более 672 часов, их необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов перед пайкой, чтобы удалить поглощенную влагу.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые сценарии применения

• Индикаторы состояния:Его широкий угол обзора и яркий выходной сигнал делают его идеальным для индикаторов питания, подключения или активности на потребительской электронике, сетевом оборудовании и промышленных панелях управления.
• Подсветка:Может использоваться для боковой подсветки небольших панелей, значков или символов на автомобильных приборных панелях, бытовой технике и портативных устройствах.
• Декоративное освещение:Подходит для акцентного освещения в вывесках, архитектурных элементах или игрушках, где требуется определенный оранжевый оттенок.
• Сенсорные системы:Может служить источником света в оптических датчиках, прерывателях или детекторах отражающих объектов.

8.2 Рекомендации по проектированию схемы

• Ограничение тока:Светодиод - это устройство, управляемое током. Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади медного покрытия вокруг тепловых площадок (если они есть) и избегание размещения рядом с другими теплообразующими компонентами поможет поддерживать более низкую температуру перехода, что приведет к увеличению срока службы и стабильной производительности.
• Защита от ЭСР:Хотя явно не указано как чувствительное, внедрение базовой защиты от электростатического разряда на сигнальных линиях, подключенных к светодиодам, является хорошей практикой проектирования для повышения надежности.

9. Техническое сравнение и преимущества

По сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия), этот светодиод AlInGaP предлагает значительные преимущества:

• Более высокая эффективность:AlInGaP обеспечивает больше люмен на ватт, что приводит к более яркому выходному сигналу при том же токе питания или меньшему потреблению энергии при той же яркости.
• Лучшая чистота цвета:Полуширина спектра уже, что дает более насыщенный и визуально отчетливый оранжевый цвет.
• Меньшая тепловая деградация:AlInGaP лучше сохраняет световой выход и стабильность цвета в зависимости от температуры и времени по сравнению со старыми технологиями.
• Ультратонкий профиль:Высота 0.55 мм является ключевым отличием, позволяющим проектировать все более тонкие потребительские и мобильные устройства.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_P) - это физическая длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность.Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение, основанное на том, как человеческий глаз воспринимает цвет. Для монохроматических источников, таких как светодиоды, они часто близки, но λ_d - это параметр, используемый для спецификации цвета и сортировки.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 20 мА?

Да. Абсолютный максимальный постоянный прямой ток составляет 30 мА. Работа при 20 мА находится в пределах указанного предела. Однако вы должны убедиться, что рассеиваемая мощность (V_F* I_F) не превышает 75 мВт. При типичном V_F 1.8В и 20 мА рассеиваемая мощность составляет 36 мВт, что безопасно.

10.3 Почему влажность при хранении так важна?

Эпоксидный упаковочный материал может поглощать влагу из воздуха. Во время быстрого нагрева при пайке оплавлением эта захваченная влага испаряется и расширяется, создавая огромное внутреннее давление. Это может привести к расслоению (отделению эпоксидной смолы от выводной рамки) или растрескиванию корпуса, известному как "вспучивание", что разрушает устройство.

11. Пример проектирования: индикатор разряда батареи

Сценарий:Проектирование компактного портативного медицинского устройства с батареей типа "таблетка" на 3.0В. Четкий, видимый оранжевый светодиод должен загораться, когда напряжение батареи падает ниже 2.7В.

Выбор проектных решений:

1. Выбор компонента:Этот светодиод идеален благодаря своей малой высоте (помещается в тонкий корпус), низкому прямому напряжению (~1.8В) и высокой яркости.
2. Сортировка:Выберите группу по доминирующей длине волны "P" или "Q" для стандартного оранжевого цвета. Выберите группу по силе света "K" или "L" для высокой видимости. Более узкая группа по прямому напряжению "D1" гарантирует, что светодиод будет включаться стабильно по мере снижения напряжения батареи.
3. Схема:Простая схема компаратора контролирует напряжение батареи. Когда оно срабатывает, она включает транзистор, который управляет светодиодом через токоограничивающий резистор. R = (2.7В - 1.8В) / 0.002А = 450Ом. Будет использован стандартный резистор 470Ом, обеспечивающий I_F≈ 1.9мА, что достаточно для индикации.
4. Компоновка:Светодиод размещается на передней панели. Ультратонкий корпус позволяет ему располагаться за очень тонкой рамкой или рассеивателем.

12. Введение в принцип работы технологии

Этот светодиод основан на полупроводниковой технологии AlInGaP. Активная область представляет собой многослойную квантово-размерную структуру, выращенную эпитаксиально на подложке. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют с излучением, испуская фотоны. Конкретное соотношение алюминия, индия, галлия и фосфида в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света - в данном случае оранжевого. Свет извлекается через куполообразную эпоксидную линзу, которая также защищает полупроводниковый кристалл и проводные соединения.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в индикаторных и маломощных светодиодах продолжается в направлении:

1. Миниатюризация:Еще более тонкие и маленькие корпуса (например, высотой 0.3 мм) для реализации новых конструкций в носимых устройствах и ультракомпактной электронике.
2. Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и методах извлечения света направлены на увеличение светового выхода на миллиампер, снижая энергопотребление системы.
3. Улучшение цветовой однородности:Более жесткие допуски при сортировке и современное тестирование на уровне пластин обеспечивают лучшую однородность цвета и яркости при массовом производстве.
4. Интеграция:Развитие многокристальных корпусов (RGB, двухцветные) и светодиодных модулей со встроенными драйверами или управляющей логикой в одном корпусе.

Этот компонент представляет собой зрелую и оптимизированную точку в эволюции технологии SMD светодиодов AlInGaP, балансируя производительность, размер и технологичность для широкого спектра применений общего освещения и индикации.