Техническое описание белого светодиода SMD 3,00x1,40x0,52мм - Прямое напряжение 2,8В - Световой поток 23лм - Мощность 0,192Вт - Автомобильный AEC-Q102

1. Обзор продукта

Данный белый светодиод изготовлен с использованием синего кристалла в сочетании с люминофором для получения широкого спектра белого света. Устройство выполнено в компактном корпусе EMC (эпоксидный формованный компаунд) размерами 3,00 мм x 1,40 мм x 0,52 мм. Он предназначен для внутреннего и наружного освещения автомобилей и полностью соответствует квалификационному тесту AEC-Q102 на стрессоустойчивость для автомобильных дискретных полупроводников. Светодиод имеет чрезвычайно широкий угол обзора 120°, что делает его пригодным для применений, требующих равномерного распределения света. Устройство имеет уровень чувствительности к влаге 2 (MSL2) и соответствует требованиям RoHS, оптимизировано для стандартной SMT-сборки и оплавления.

2. Анализ технических параметров

2.1 Электрические и оптические характеристики

При условиях испытаний IF = 50 мА и Ts = 25 °C прямое напряжение (VF) находится в диапазоне от 2,6 В (мин.) до 3,2 В (макс.), типовое значение 2,8 В. Обратный ток (IR) при VR = 5 В типично менее 10 мкА, что обеспечивает низкую утечку. Световой поток (Φ) указан в пределах от 19,6 лм (мин.) до 26,9 лм (макс.), типовое значение 23 лм. Угол обзора (2θ1/2) типично 120 градусов. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (RTHJ-S) составляет максимум 50 °C/Вт, что указывает на хорошую способность рассеивать тепло.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Максимальная рассеиваемая мощность (PD) составляет 384 мВт. Прямой ток (IF) не должен превышать 120 мА постоянного тока, а пиковый прямой ток (IFP) может достигать 200 мА при коэффициенте заполнения 1/10 и длительности импульса 10 мс. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5 В. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) до 8000 В (HBM) с выходом годных более 90%. Диапазон рабочих температур от -40 °C до +125 °C, температура хранения такая же. Максимальная температура перехода (TJ) составляет 150 °C.

3. Система бинирования

3.1 Бины прямого напряжения

При IF = 50 мА прямое напряжение сортируется на шесть бинов: G1 (2,8–2,9 В), G2 (2,9–3,0 В), H1 (3,0–3,1 В), H2 (3,1–3,2 В), I1 (3,2–3,3 В) и I2 (3,3–3,4 В). Такое точное бинирование помогает клиентам выбирать светодиоды с жестко контролируемым напряжением для параллельных или последовательных цепей.

3.2 Бины светового потока

Световой поток сортируется на три бина: KA (19,6–21,8 лм), KB (21,8–24,2 лм) и LA (24,2–26,9 лм). В сочетании с бинами напряжения это обеспечивает всесторонний выбор для конкретных требований к яркости.

3.3 Бины цветности

Диаграмма цветности CIE показывает два цветовых бина: ZG0 и ZG1. ZG0 имеет границы координат (0,3059;0,3112), (0,3122;0,3258), (0,3240;0,3258), (0,3177;0,3112). ZG1 определяется как (0,3122;0,3258), (0,3185;0,3404), (0,3303;0,3404), (0,3240;0,3258). Эти бины обеспечивают постоянство цвета в разных производственных партиях.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Прямое напряжение от прямого тока

Вольт-амперная характеристика показывает, что при увеличении прямого напряжения с 2,6 В до 3,0 В прямой ток увеличивается с 0 мА примерно до 60 мА. Кривая экспоненциальная, типичная для светодиодов, что указывает на то, что небольшие изменения напряжения вызывают большие изменения тока; поэтому регулировка тока критична.

4.2 Относительная интенсивность от прямого тока

Относительная световая интенсивность увеличивается почти линейно с увеличением прямого тока до 70 мА. При 50 мА относительная интенсивность составляет около 100%, а при 10 мА падает примерно до 20%. Эта линейная зависимость помогает в диммировании путем регулировки тока.

4.3 Температура пайки от относительной интенсивности

При повышении температуры точки пайки с 20 °C до 120 °C относительная интенсивность постепенно снижается со 100% до примерно 85%. Это подчеркивает важность терморегулирования для поддержания стабильности светового потока.

4.4 Температура пайки от прямого тока

Максимально допустимый прямой ток должен быть снижен при более высоких температурах. При Ts = 25 °C максимальный IF составляет 120 мА; при Ts = 100 °C он снижается примерно до 60 мА. Правильный отвод тепла обеспечивает работу в безопасных пределах.

4.5 Прямое напряжение от температуры пайки

Прямое напряжение незначительно снижается с повышением температуры (около -2 мВ/°C). Этот отрицательный температурный коэффициент необходимо учитывать при проектировании схем с постоянным напряжением.

4.6 Диаграмма излучения

Схема излучения близка к ламбертовской с широким углом половинной интенсивности ±60°. Это обеспечивает равномерное освещение на большой площади, что идеально подходит для внутреннего освещения автомобилей, такого как потолочные светильники или лампы для чтения.

4.7 Сдвиг цвета от температуры

При более высоких температурах пайки (85 °C и 105 °C) координаты цветности незначительно смещаются в сторону более высоких значений Y (зеленее), но изменение находится в пределах 0,01 единицы, что указывает на хорошую стабильность цвета в зависимости от температуры.

4.8 Спектральное распределение

Белый светодиод демонстрирует широкий спектр от 400 нм до 750 нм с пиком около 450 нм (синий кристалл) и дополнительным пиком люминофора около 550-600 нм. Это обеспечивает высокий индекс цветопередачи, подходящий для общего освещения.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Размеры корпуса

Корпус имеет размеры 3,00 мм x 1,40 мм x 0,52 мм. Вид сверху показывает центральную область излучения размером 2,61 мм x 1,60 мм. Вид сбоку показывает толщину 0,52 мм с небольшим выступом 0,05 мм. Вид снизу показывает две контактные площадки: одна катод (C) и одна анод (A). Катодная площадка больше (0,86 мм x 1,40 мм). Маркировка полярности показана на дне символом '-'.

5.2 Рекомендуемый рисунок для пайки

Для оптимального теплового и электрического соединения рекомендуется размер контактной площадки на печатной плате 3,50 мм x 2,10 мм с центральной областью 0,91 мм x 1,00 мм. Все размеры указаны в миллиметрах с допусками ±0,2 мм.

5.3 Определение полярности

Выводы положительного (анод) и отрицательного (катод) четко обозначены на виде снизу. Правильная ориентация необходима для надлежащей работы.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления SMT

Процесс пайки оплавлением должен соответствовать следующим параметрам: средняя скорость нарастания температуры от Tsmin до Tp ≤ 3 °C/с; предварительный нагрев от 150 °C до 200 °C в течение 60–120 секунд; время выше 217 °C (TL) максимум 60 секунд; пиковая температура (Tp) 260 °C с выдержкой в пределах 5 °C от Tp не более 10 секунд; скорость охлаждения ≤ 6 °C/с; общее время от 25 °C до Tp ≤ 8 минут. Допускается только два цикла оплавления; если между ними проходит более 24 часов, светодиоды могут поглотить влагу и повредиться.

6.2 Ремонт

Ремонт после пайки следует избегать. При необходимости используйте паяльник с двумя жалами. Необходимо предотвращать механическое воздействие на силиконовую линзу во время нагрева.

6.3 Предостережения

Материал инкапсуляции — силикон, который является мягким. Чрезмерное давление на верхнюю поверхность может повредить внутреннюю цепь. Сопла для установки компонентов должны прилагать минимальное усилие. Не устанавливайте светодиоды на деформированную печатную плату и не изгибайте плату после пайки. Избегайте быстрого охлаждения после оплавления.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Лента и катушка

Светодиоды упакованы в ленту по 5000 штук на катушку. Размеры катушки: A = 178 ± 1 мм, B = 8,0 ± 0,1 мм, C = 60 ± 1 мм, D = 13,0 ± 0,5 мм. Лента содержит пустые карманы на 80–100 штук в начале и конце для удобства обращения.

7.2 Спецификация этикетки

На каждой катушке имеется этикетка с номером детали, номером спецификации, номером партии, кодом бина (включая световой поток Φ, бин цветности XY, прямое напряжение VF и код длины волны WLD), количеством и датой изготовления.

7.3 Влагозащитная упаковка

Катушки герметично упакованы во влагозащитные пакеты с осушителем и индикаторами влажности. Уровень чувствительности к влаге — 2. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 24 часов. Если хранение превышает 24 часа, перед использованием требуется сушка при 60 ± 5 °C в течение не менее 24 часов.

8. Рекомендации по применению

Данный светодиод в первую очередь предназначен для внутреннего и наружного освещения автомобилей, таких как индикаторы приборной панели, внутреннее фоновое освещение, стоп-сигналы, указатели поворота и боковые габаритные огни. Широкий угол обзора 120° и высокая яркость (до 26,9 лм) делают его подходящим как для прямого, так и для косвенного освещения. Для достижения наилучших характеристик тепловая конструкция должна обеспечивать температуру точки пайки ниже 125 °C. Используйте токоограничивающие резисторы или источники постоянного тока, чтобы не превышать максимальный прямой ток. Обязательны меры защиты от электростатического разряда, такие как заземляющие браслеты и антистатические рабочие места, при сборке.

9. Надежность и тестирование

9.1 Тесты на надежность

Квалификация изделия соответствует AEC-Q102. Проведенные испытания включают: кондиционирование оплавлением (260 °C, 10 с, 2×), предварительное кондиционирование MSL2 (85 °C/60% относительной влажности в течение 168 ч), термический удар (-40 °C до 125 °C, 1000 циклов), испытание на срок службы (Ta = 105 °C, IF = 50 мА, 1000 ч) и испытание на срок службы при повышенной температуре и влажности (85 °C/85% отн. вл., IF = 50 мА, 1000 ч). Критерии приемки: отсутствие отказов в 20 образцах.

9.2 Критерии отказа

Устройство считается отказавшим, если прямое напряжение превышает 1,1 верхнего предела (USL), обратный ток превышает 2,0 USL или световой поток падает ниже 0,7 нижнего предела (LSL).

10. Меры предосторожности и хранение

Избегайте воздействия сред с содержанием серы более 100 ppm. Содержание брома и хлора по отдельности должно быть менее 900 ppm, а их сумма менее 1500 ppm. Летучие органические соединения из материалов осветительной арматуры могут проникать в силиконовый герметик и вызывать обесцвечивание; рекомендуется тестирование на совместимость. Не используйте клеи, выделяющие органические пары. Держите компонент за боковую сторону пинцетом; никогда не прикасайтесь к силиконовой линзе напрямую. Храните невскрытые пакеты при ≤ 30 °C / ≤ 75% относительной влажности в течение года. После вскрытия используйте в течение 24 часов или высушите перед использованием.

11. Часто задаваемые технические вопросы

Вопрос: Можно ли управлять этим светодиодом постоянным напряжением?Ответ: Управление постоянным напряжением возможно только с последовательным резистором для ограничения тока, так как прямое напряжение меняется в зависимости от температуры и бина. Рекомендуется источник постоянного тока.

Вопрос: Каков типичный срок службы?Ответ: Светодиод квалифицирован на 1000 ч при 105 °C и 50 мА, но типичный срок службы при более низких температурах (85 °C) может превышать 10 000 часов с постепенным снижением светового потока.

Вопрос: Можно ли подключать несколько светодиодов параллельно?Ответ: Да, но из-за различий в бинах VF каждый светодиод должен иметь собственный токоограничивающий резистор, чтобы избежать несимметричного распределения тока.

12. Примеры конструкций

Пример: Замена внутреннего плафона– Шесть светодиодов бина LA (24,2–26,9 лм) при 50 мА каждый могут дать более 150 лм, что достаточно для 12-вольтового плафона. Использование драйвера постоянного тока на 300 мА и правильное терморегулирование на алюминиевой печатной плате обеспечивает надежную работу при температуре окружающей среды 85 °C.

Пример: Наружный боковой габаритный огонь– Два светодиода последовательно (общее напряжение 6,4 В) с резистором 120 Ом на линии 12 В дают около 47 мА, что соответствует номинальному току 50 мА. Широкий угол обзора соответствует требованиям ECE для боковых габаритных огней.

13. Принципы технологии

Белый свет получается путем сочетания синего светодиодного кристалла InGaN (излучающего около 450 нм) с желтым люминофором (обычно YAG:Ce). Синий свет частично возбуждает люминофор, который преобразует часть синих фотонов в желтые. Смесь синего и желтого света кажется белой. Корпус EMC обеспечивает высокую термостойкость и механическую прочность по сравнению с обычными силиконовыми корпусами.

14. Тенденции развития

Автомобильное освещение продолжает переходить от ламп накаливания к светодиодам, что обусловлено энергоэффективностью, длительным сроком службы и гибкостью дизайна. Будущие тенденции включают более высокую яркость (свыше 30 лм на кристалл при 50 мА), меньшие корпуса (например, 2,0x1,0 мм) и интеграцию в адаптивные системы освещения. Использование автомобильных светодиодов с квалификацией AEC-Q102 становится стандартом для наружных и внутренних функций. Улучшенная технология люминофоров повысит стабильность цвета и уменьшит тепловое гашение.