Техническая спецификация SMD синего светодиода - Высота 0.8мм - Макс. 3.8В - Мощность 76мВт - Прозрачная линза

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики сверхтонкого, поверхностно-монтируемого синего светодиода. Устройство предназначено для современных компактных электронных сборок, требующих низкопрофильного источника света. Его основное применение — подсветка, индикаторы состояния и декоративная подсветка в потребительской электронике, офисном оборудовании и устройствах связи.

Ключевые преимущества этого компонента включают исключительно малую высоту в 0.80 мм, что позволяет интегрировать его в конструкции с ограниченным пространством. Он использует кристалл на основе InGaN (нитрида индия-галлия), известный своей способностью создавать высокую яркость синего света. Продукт соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что классифицирует его как экологически чистый продукт. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для монтажа компонентов, используемым в серийном производстве.

2. Глубокий анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эксплуатационные пределы устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):76 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла без ухудшения производительности или надежности.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Это максимальный мгновенный ток, допустимый в импульсном режиме, указанный при скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Он значительно выше номинального постоянного тока.
• Постоянный прямой ток (I_F):20 мА. Это рекомендуемый максимальный постоянный прямой ток для нормальной работы, обеспечивающий долгосрочную надежность и стабильную светоотдачу.
• Диапазон рабочих температур:от -20°C до +80°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Диапазон температур хранения:от -30°C до +100°C. Устройство может храниться без подачи питания в этом более широком температурном диапазоне.
• Условия инфракрасной пайки:260°C в течение 10 секунд. Это определяет пиковую температуру и временную устойчивость для процессов бессвинцовой пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при Ta=25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_V):28.0 - 180.0 мкд (милликандела) при I_F=20мА. Этот широкий диапазон указывает на то, что устройство доступно в различных группах яркости (см. Раздел 3). Измерение выполняется с датчиком/фильтром, приближенным к кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего значения на центральной оси (0°). Широкий угол обзора характерен для прозрачной линзы без рассеивающего купола.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):468 нм. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):465.0 - 475.0 нм при I_F=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая определяет цвет света, полученный из диаграммы цветности CIE.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):25 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет. 25 нм типично для синего светодиода InGaN.
• Прямое напряжение (V_F):2.8 - 3.8 В при I_F=20мА. Падение напряжения на светодиоде при работе. Этот диапазон соответствует различным группам прямого напряжения.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении.Важно:Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; это условие тестирования предназначено только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения согласованности в производственных партиях светодиоды сортируются по группам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по цвету и электрическим характеристикам.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Единицы измерения: Вольты (В) @ 20мА. Допуск для каждой группы составляет ±0.1В.
Группа D7: 2.80 - 3.00В
Группа D8: 3.00 - 3.20В
Группа D9: 3.20 - 3.40В
Группа D10: 3.40 - 3.60В
Группа D11: 3.60 - 3.80В

3.2 Сортировка по силе света

Единицы измерения: милликандела (мкд) @ 20мА. Допуск для каждой группы составляет ±15%.
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

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны

Единицы измерения: нанометры (нм) @ 20мА. Допуск для каждой группы составляет ±1нм.
Группа AC: 465.0 - 470.0 нм (слегка зеленоватый синий)
Группа AD: 470.0 - 475.0 нм (более чистый синий)

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются конкретные графические кривые (например, Рис.1, Рис.6), их типичное поведение можно описать на основе технологии.

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

Полупроводник InGaN имеет характерное пороговое напряжение включения около 2.8В. Выше этого порога ток увеличивается экспоненциально при небольшом увеличении напряжения. Кривая будет показывать резкий изгиб, характерный для диодного поведения. Работа при рекомендуемых 20мА гарантирует, что устройство находится далеко за точкой изгиба для стабильного излучения света.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока (Свето-токовая характеристика)

Световой поток (сила света) приблизительно пропорционален прямому току до определенного предела. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения внутри кристалла (эффект "droop"). Номинальный ток 20мА выбран для баланса яркости, эффективности и долговечности.

4.3 Температурные характеристики

Характеристики светодиода зависят от температуры. Как правило, при увеличении температуры перехода:
- Прямое напряжение (V_F) немного уменьшается.
- Сила света уменьшается. Конкретный коэффициент снижения зависит от приложения, но его необходимо учитывать для конструкций, работающих при высоких температурах окружающей среды или с высокими токами возбуждения.
- Доминирующая длина волны может немного смещаться (обычно в сторону более длинных волн для синих светодиодов).

4.4 Спектральное распределение

Спектр излучения представляет собой кривую, подобную гауссовой, с центром на пиковой длине волны (468 нм) и полушириной 25 нм. Прозрачная линза незначительно изменяет этот спектр, в отличие от линз с люминофорным покрытием, используемых в белых светодиодах.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA (Альянс электронной промышленности). Ключевые размеры включают общую высоту (H) 0.80 мм, что делает его "сверхтонким" компонентом. Другие критические размеры для проектирования посадочного места на печатной плате приведены в чертежах спецификации, с общим допуском ±0.10 мм, если не указано иное.

5.2 Идентификация полярности

Как и все диоды, светодиод имеет анод (положительный) и катод (отрицательный) выводы. На корпусе обычно используется визуальный маркер, такой как выемка, точка или скошенный угол на стороне катода. Рекомендуемая конфигурация контактных площадок в спецификации указывает правильную ориентацию для проектирования печатной платы.

5.3 Спецификации ленты и катушки

Компонент поставляется в тисненой несущей ленте с защитной крышкой, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Стандартное количество на катушке — 3000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Ключевые примечания включают: пустые карманы запечатаны, минимальное количество упаковки для остатков — 500 штук, и допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов на катушке.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, что важно для бессвинцовой сборки. Предоставляется рекомендуемый профиль, соответствующий стандартам JEDEC. Ключевые параметры включают:
- Предварительный нагрев:150–200°C
- Время предварительного нагрева:Максимум 120 секунд для обеспечения равномерного нагрева и испарения растворителей.
- Пиковая температура:Максимум 260°C.
- Время выше температуры ликвидуса (TAL):Рекомендуемый профиль показывает конкретное время в критической зоне оплавления; спецификация указывает максимум 10 секунд при пиковой температуре.
- Количество проходов:Максимум два цикла оплавления.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с регулируемой температурой.
- Температура жала:Максимум 300°C.
- Время пайки:Максимум 3 секунды на контактную площадку.
- Количество проходов:Только один раз. Чрезмерный нагрев может повредить пластиковый корпус и полупроводниковый кристалл.

6.3 Условия хранения

Чувствительность к влаге является критическим фактором для SMD-компонентов.
- Запечатанная упаковка:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности (RH). Использовать в течение одного года с даты герметизации пакета при упаковке с осушителем.
- Вскрытая упаковка:Для компонентов, извлеченных из влагозащитного пакета, условия хранения не должны превышать 30°C / 60% RH. Рекомендуется завершить ИК-оплавление в течение одной недели после вскрытия.
- Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
- Прогрев (сушка):Если компоненты находились в условиях окружающей среды более одной недели, перед пайкой необходимо прогреть их при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время оплавления.

6.4 Очистка

Не используйте неуказанные химические очистители. Если требуется очистка после пайки, погрузите светодиод в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Агрессивные растворители могут повредить пластиковую линзу и корпус.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Клавиатуры, небольшие ЖК-дисплеи, подсветка значков.
• Индикаторы состояния:Включение питания, режим ожидания, подключение, статус заряда батареи в портативных устройствах, маршрутизаторах и бытовой технике.
• Декоративная подсветка:Акцентная подсветка в потребительской электронике.
• Панельные индикаторы:Передние панели оборудования.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз группы или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит 20мА в наихудших условиях.
• Защита от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращайтесь с ними с соответствующими мерами предосторожности (браслеты, заземленные рабочие места). Включайте защитные диоды от ЭСР на печатных платах, если светодиод находится в открытом месте.
• Теплоотвод:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия под контактными площадками светодиода для отвода тепла, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 130° обеспечивает широкое покрытие. Для направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми выводными светодиодами или более крупными SMD-корпусами (например, 0603, 0805), основным отличием этого устройства является его высота 0.8 мм, что позволяет создавать более тонкие конечные продукты. По сравнению с другими "чиповыми" светодиодами, использование технологии InGaN обеспечивает более высокую яркость и эффективность излучения синего света по сравнению со старыми технологиями. Сочетание малой высоты, высокой яркости и совместимости с автоматизированной высокотемпературной бессвинцовой сборкой делает его подходящим для современных, экономичных и надежных массовых производств.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод от 3.3В без резистора?
О: Нет. Прямое напряжение варьируется от 2.8В до 3.8В. Прямое подключение 3.3В может привести к чрезмерному току, если V_Fсветодиода находится в нижней части диапазона (например, 2.9В), что потенциально может его повредить. Всегда используйте механизм ограничения тока.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λ_P) — это физический пик спектра света (468 нм). Доминирующая длина волны (λ_d) — это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как цвет (465-475 нм), рассчитанная из цветовых координат. Для монохроматических светодиодов, таких как этот синий, они близки, но не идентичны.

В: Почему требования к влажности хранения строже для вскрытых упаковок?
О: Пластиковые SMD-корпуса поглощают влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса ("вспучиванию" или "расслоению"). Более строгие ограничения и процедуры прогрева предотвращают этот вид отказа.

В: Могу ли я использовать это для индикации обратного напряжения?
О: Нет. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Тест обратного тока 5В предназначен только для характеристики. Приложение постоянного обратного смещения, скорее всего, повредит светодиод.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование индикатора состояния для устройства с питанием от USB (питание 5В).
Шаг 1 - Выбор компонента:Выберите группу яркости (например, группа P для средней яркости) и группу прямого напряжения (например, группа D9 для расчетов проектирования).
Шаг 2 - Проектирование схемы:Рассчитайте последовательный резистор. Используя максимальное V_Fиз группы D9 (3.4В) и целевой I_F20мА: R = (5В - 3.4В) / 0.020А = 80 Ом. Выберите ближайшее стандартное значение (82 Ом). Пересчитайте фактический ток: I_F= (5В - 3.2В*) / 82Ω ≈ 21.95мА (безопасно). *Используя типичное V_F.
Шаг 3 - Разводка печатной платы:Разместите резистор 82 Ом последовательно с анодом светодиода. Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок из спецификации. Включите небольшой теплоотвод или дополнительную медную разливку для рассеивания тепла.
Шаг 4 - Сборка:Следуйте рекомендуемому профилю оплавления. Храните вскрытые катушки в сухом шкафу, если они не используются немедленно.

11. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковой гетероструктуре из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует и защищает полупроводниковый кристалл, а также формирует выходной световой пучок.

12. Тенденции развития

Тенденция в SMD-светодиодах для индикаторных применений продолжается в сторону уменьшения размеров, снижения профиля и повышения эффективности яркости (больше светового потока на единицу электрической мощности). Также наблюдается сильная тенденция к повышению надежности при более высокотемпературных процессах пайки для соответствия требованиям по бессвинцовой технологии. Интеграция с встроенными драйверами или более интеллектуальная упаковка для упрощения сборки также могут быть областями развития. Лежащая в основе технология материала InGaN продолжает совершенствоваться, предлагая лучшую производительность и стабильность.