Техническая спецификация светодиода LTW-010DCG-TR - 3.0x1.6x1.6мм - 3.4В - 120мВт - Белый свет

1. Обзор продукта

LTW-010DCG-TR — это белый светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа, разработанный как энергоэффективный и компактный источник света. Он сочетает в себе длительный срок службы и надежность, присущие светодиодной технологии, с высоким уровнем яркости, подходящим для замены традиционного освещения в различных приложениях. Компонент упакован для автоматизированных процессов сборки, предоставляя разработчикам гибкость при интеграции твердотельного освещения в свои продукты.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого компонента включают высокую силу света, широкий угол обзора и совместимость со стандартными процессами пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фазой). Его корпус стандарта EIA обеспечивает легкую интеграцию в существующие производственные линии. Продукт классифицируется как "зеленый" и не содержит свинца, соответствуя директиве RoHS. Целевые области применения разнообразны: от автомобильного и портативного освещения (например, лампы для чтения, фонарики) до архитектурного, декоративного и сигнального использования (например, световые вывески с боковой подсветкой, дорожные маячки, точечные светильники).

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность (Pd):120 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла, не превышая его тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_F(PEAK)):100 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать мгновенный отказ.
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -30°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40°C до +100°C.
• Условия пайки оплавлением:Выдерживает пиковую температуру 260°C в течение 10 секунд, совместим с профилями бессвинцовой пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток (I_F) 20 мА, что служит общей точкой отсчета.

• Сила света (I_V):2200 мкд (мин.), 3000 мкд (тип.). Это мера воспринимаемой яркости светодиода в определенном направлении. Испытание использует датчик с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):115 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света составляет половину интенсивности при 0 градусах (на оси). Широкий угол обзора указывает на более рассеянный световой пучок.
• Координаты цветности (x, y):x=0.295, y=0.282 (тип.). Эти координаты определяют белую точку светодиода на диаграмме цветности CIE 1931. К этим значениям применяется допуск ±0.01.
• Прямое напряжение (V_F):2.7 В (мин.), 3.4 В (макс.) при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании указанного тока. Это ключевой параметр для проектирования схемы драйвера.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения однородности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам (бинам) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения к однородности цвета и яркости.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Код бина VF (от V1 до V7) классифицирует светодиоды по их прямому напряжению при 20мА. Каждый бин имеет диапазон 0.1В (например, V1: 2.7-2.8В, V7: 3.3-3.4В) с допуском ±0.1В для каждого бина. Это помогает в проектировании стабильных драйверов постоянного тока.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Код бина IV (от S3 до S10) классифицирует светодиоды по их силе света при 20мА. Бины варьируются от S3 (2200-2300 мкд) до S10 (2900-3000 мкд). К силе света и световому потоку в каждом бине применяется допуск ±10%. Значение мкд приведено для справки.

3.3 Сортировка по цвету (Хроматичность)

Таблица цветовых рангов (например, A1, C1, D4) определяет конкретные четырехугольники на диаграмме цветности CIE 1931. Каждый ранг имеет определенные координаты углов для x и y, гарантируя, что белая точка светодиода попадает в контролируемую область. К каждому бину оттенка (x, y) применяется допуск ±0.01. Это критически важно для приложений, требующих одинакового белого цвета от нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, их значение является стандартным.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает зависимость прямого тока от прямого напряжения. Она нелинейна, с напряжением включения, приблизительно равным V_Fпри малом токе. Кривая помогает в тепловом управлении и проектировании драйвера.
• Зависимость силы света от прямого тока:Обычно показывает, что световой выход увеличивается с током, но может насыщаться или становиться менее эффективным при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает, что световой выход обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Это снижение номинальных характеристик (дерейтинг) имеет решающее значение для проектирования приложений, работающих в условиях высоких температур.
• Диаграмма направленности (угол обзора):Полярная диаграмма, иллюстрирующая пространственное распределение силы света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Габариты корпуса составляют 3.0 мм в длину, 1.6 мм в ширину и 1.6 мм в высоту с допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Катод обычно идентифицируется маркировкой или выемкой на корпусе. Для точного размещения и проектирования посадочного места следует обращаться к подробным чертежам размеров.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на печатной плате

Предоставлен рисунок контактных площадок для пайки инфракрасным или паровым оплавлением. Эта конфигурация площадок оптимизирована для надежного формирования паяного соединения, хорошего теплоотвода и механической стабильности. Соблюдение этой рекомендации важно для производственного выхода и долгосрочной надежности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Компонент совместим с пайкой инфракрасным оплавлением. Приведен рекомендуемый профиль бессвинцового оплавления (в соответствии с J-STD-020D) с пиковой температурой 260°C, выдерживаемой в течение 10 секунд. Следование рекомендуемым скоростям изменения температуры, предварительному нагреву и стадиям охлаждения критически важно для предотвращения теплового удара и повреждения корпуса светодиода или люминофора.

6.2 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только указанные химические вещества. Светодиод можно погружать в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре менее чем на одну минуту. Неуказанные химические жидкости могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.3 Хранение и обращение

Продукт имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 согласно JEDEC J-STD-020. Требуются меры предосторожности для предотвращения повреждений, вызванных влагой во время оплавления (эффект "попкорна").

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90%. Срок годности составляет один год при хранении в оригинальной влагозащищенной упаковке с осушителем.
• Вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Компоненты должны быть подвергнуты пайке оплавлением в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия в условиях заводской среды. Следует контролировать индикаторную карточку влажности.
• Меры предосторожности от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Рекомендуется обращение с заземленным браслетом или в антистатических перчатках. Все оборудование и механизмы должны быть надлежащим образом заземлены.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Компоненты поставляются в эмбоссированной несущей ленте шириной 12 мм на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Максимальная вместимость одной катушки — 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B. Лента имеет покровную ленту для герметизации пустых ячеек, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов на катушке.

7.2 Номер детали и маркировка

Номер детали — LTW-010DCG-TR. Код классификации светового потока указан на каждой упаковочной сумке для прослеживаемости и идентификации бина.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Для оптимальной работы и долговечности этому светодиоду требуется источник постоянного тока. Можно использовать простой последовательный резистор со стабильным источником напряжения, рассчитанный как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для лучшей эффективности и стабильности в зависимости от температуры рекомендуется использовать специализированную микросхему драйвера светодиодов, особенно при питании нескольких светодиодов последовательно или параллельно. Максимальный постоянный ток не должен превышать 30мА.

8.2 Соображения по тепловому проектированию

Хотя рассеиваемая мощность относительно невелика (макс. 120мВт), правильное тепловое проектирование необходимо для поддержания светового выхода и срока службы. Рекомендуемая контактная площадка на ПП способствует отводу тепла. Для приложений с высоким током или высокой температурой окружающей среды обеспечьте достаточную площадь меди на ПП для теплоотвода. Работа светодиода при токах ниже максимального может значительно повысить эффективность и долговечность.

8.3 Соображения по оптическому проектированию

Угол обзора 115° создает широкий, рассеянный пучок света. Для приложений, требующих более сфокусированного луча, необходимо использовать вторичную оптику, такую как линзы или отражатели. Сортировку по цветности следует учитывать при использовании нескольких светодиодов рядом, чтобы избежать видимых различий в цвете.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTW-010DCG-TR отличается сочетанием высокой типичной силы света (3000 мкд) и очень широкого угла обзора (115°). Многие конкурирующие светодиоды предлагают либо высокую интенсивность с узким лучом, либо широкий луч с меньшей интенсивностью. Это делает его подходящим для приложений, требующих как хорошего общего светового потока, так и широкого покрытия освещения без вторичной оптики. Его совместимость со стандартными процессами сборки и пайки SMD является ключевым преимуществом для крупносерийного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между силой света (мкд) и световым потоком (лм)?

Сила света измеряет яркость в определенном направлении (канделы), тогда как световой поток измеряет общий видимый световой выход во всех направлениях (люмены). В данной спецификации в основном указана сила света. Широкий угол обзора предполагает, что общий поток эффективно используется на большой площади.

10.2 Можно ли непрерывно питать этот светодиод током 30мА?

Да, 30мА — это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток. Однако для повышения надежности и увеличения срока службы рекомендуется питать его меньшим током, например, 20мА (условие испытаний). Всегда учитывайте температуру окружающей среды и тепловое проектирование.

10.3 Как интерпретировать таблицу сортировки по цвету?

Таблица определяет области на цветовой диаграмме CIE. Для обеспечения соответствия цвета укажите желаемый цветовой ранг (например, C1) при заказе. Светодиоды из одного ранга будут иметь координаты цветности, попадающие в определенный четырехугольник, что обеспечивает визуальную однородность.

10.4 Что произойдет, если превысить обратное напряжение 5В?

Приложение обратного напряжения более 5В может вызвать мгновенный и катастрофический отказ светодиодного перехода. Крайне важно обеспечить, чтобы схема предотвращала условия обратного смещения, возможно, путем использования защитного диода, включенного параллельно, если светодиод подключен к источнику переменного тока или цепи, где возможно обратное напряжение.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование портативной рабочей лампы

Для портативной рабочей лампы с питанием от батареи, требующей равномерного освещения широкой площади, LTW-010DCG-TR является отличным выбором. Разработчик выберет светодиоды из узкого бина силы света (например, S8-S10) и одного цветового ранга (например, C2), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет. Он спроектирует драйвер постоянного тока на основе повышающего преобразователя для эффективного питания 3-4 светодиодов последовательно от литий-ионного аккумулятора 3.7В, установив ток 20-25мА для баланса между выходной мощностью и временем работы от батареи. Широкий угол 115° устраняет необходимость в рассеивателе, упрощая механическую конструкцию. Рейтинг MSL-3 требует планирования процесса сборки так, чтобы пайка светодиодов была выполнена в течение недели после вскрытия влагозащитного пакета.

12. Введение в принцип работы

Белый светодиод, такой как LTW-010DCG-TR, обычно работает по принципу люминофорного преобразования. Основой устройства является полупроводниковый кристалл (обычно на основе нитрида индия-галлия — InGaN), который излучает свет в синем или ультрафиолетовом спектре при прямом смещении. Этот первичный свет затем направляется на слой люминофора, нанесенный внутри корпуса. Люминофор поглощает часть первичного света и переизлучает его как свет с большей длиной волны (желтый, красный). Смесь непреобразованного синего света и света, излучаемого люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый. Точные пропорции определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и координаты цветности.

13. Технологические тренды

Индустрия твердотельного освещения продолжает развиваться с трендами, направленными на повышение эффективности (люмен на ватт), улучшение индекса цветопередачи (CRI) для более естественного света, а также достижение более высокой надежности и увеличения срока службы. Также наблюдается стремление к миниатюризации и увеличению удельной мощности. Кроме того, становится все более распространенной интеграция интеллектуального освещения с настраиваемым белым светом (регулируемая CCT) и возможностью подключения. Компоненты, такие как LTW-010DCG-TR, представляют собой зрелый, экономически эффективный сегмент рынка, обеспечивающий надежную производительность для стандартных осветительных приложений, в то время как эти передовые тенденции развиваются в продуктах более высокого класса.