Технические характеристики белого светодиода SMD 3030 - 3.0x3.0x0.55мм - 3.1В - 1.0Вт - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного белого поверхностного светодиода (SMD LED), предназначенного для требовательных применений. Продукт изготовлен с использованием синего светодиодного кристалла в комбинации с люминофорным покрытием для получения белого света, инкапсулированного в прочный корпус из эпоксидной формовочной массы (EMC). Основной акцент в конструкции сделан на надежность и производительность в автомобильных условиях, с соблюдением строгих отраслевых стандартов квалификации.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества светодиода обусловлены его корпусом и характеристиками производительности. Корпус EMC обеспечивает превосходное тепловое управление и долгосрочную надежность по сравнению с традиционными пластиками, что критически важно для поддержания светового потока и срока службы. Благодаря чрезвычайно широкому углу обзора 120 градусов, он обеспечивает отличное пространственное распределение света. Полностью совместим со стандартными процессами поверхностного монтажа (SMT), включая пайку оплавлением, и поставляется на ленте в катушках для автоматической установки. Основной целевой рынок — автомобильное освещение, включая как внутреннее (например, подсветка приборной панели, фоновое освещение), так и внешнее (например, дневные ходовые огни, сигнальные огни, вспомогательное освещение) применение. Соответствие директивам RoHS, REACH и квалификационным испытаниям AEC-Q102 для автомобильных дискретных полупроводников подчеркивает его пригодность для этого сектора.

2. Подробный анализ технических параметров

Понимание электрических, оптических и тепловых параметров необходимо для правильного проектирования схемы и управления температурным режимом.

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Все параметры указаны при температуре перехода (Tj) 25°C. Основной рабочий режим — прямой ток (IF) 300 мА.

• Прямое напряжение (VF):Типичное падение напряжения на светодиоде составляет 3.1 В, с указанным диапазоном от 2.8 В (мин.) до 3.4 В (макс.). Этот параметр сортируется для обеспечения однородности производства.
• Световой поток (Φ):Типичная светоотдача составляет 85 люмен (лм), в диапазоне от минимум 75.3 лм до максимум 93.2 лм. Этот поток также подвергается процессу сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):Угол, при котором сила света составляет половину от пиковой, равен 120 градусам, что обеспечивает очень широкую диаграмму направленности.
• Обратный ток (IR):При приложенном обратном напряжении (VR) 5 В, ток утечки составляет максимум 10 мкА.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры и тепловое управление

Работа за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (PD):Максимально допустимая рассеиваемая мощность составляет 1428 мВт.
• Прямой ток (IF):Максимальный постоянный прямой ток равен 420 мА.
• Пиковый прямой ток (IFP):Для импульсного режима работы (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс) прибор может выдерживать пиковый ток 700 мА.
• Обратное напряжение (VR):Максимально допустимое обратное напряжение составляет 5 В.
• Электростатический разряд (ESD):Уровень по модели человеческого тела (HBM) составляет 8000 В, с выходом годных более 90% на этом уровне. Тем не менее, необходимы стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.
• Температурные параметры:
  • Рабочая температура (TOPR): от -40°C до +125°C.
  • Температура хранения (TSTG): от -40°C до +125°C.
  • Максимальная температура перехода (TJ): 150°C.
• Термическое сопротивление (RθJ-S):Термическое сопротивление переход-точка пайки составляет максимум 16 °C/Вт. Это значение критически важно для расчета повышения температуры перехода светодиода в рабочих условиях. Фактический максимальный рабочий ток должен определяться путем измерения температуры корпуса, чтобы гарантировать, что температура перехода не превышает 150°C.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения однородности производственных партий светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по прямому напряжению и световому потоку

При испытательном токе IF=300 мА приборы классифицируются по корзинам как для прямого напряжения (VF), так и для светового потока (Φ).

• Корзины напряжения (VF):Коды варьируются от G1 (2.8-2.9 В) до I2 (3.3-3.4 В).
• Корзины светового потока (Φ):Коды: QA (67.8-75.3 лм), QB (75.3-83.7 лм) и RA (83.7-93.2 лм).

Конкретный заказ продукта будет сочетать код корзины напряжения с кодом корзины светового потока (например, H1-QB).

3.2 Сортировка по цветности

Точка белого цвета определяется в пределах цветовой диаграммы CIE 1931. Указанная корзина, например '5E', определяется четырехугольником на диаграмме с координатами (x1,y1), (x2,y2), (x3,y3) и (x4,y4). Все приборы из этой корзины будут иметь цветовую точку, попадающую в этот определенный регион, что обеспечивает однородность цвета. Допуск для измерения цветовых координат составляет ±0.005.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры и компоновка

Светодиод имеет компактные размеры: длина 3.0 мм, ширина 3.0 мм и высота 0.55 мм (тип.). Подробные чертежи размеров включают виды сверху, сбоку и снизу. Вид снизу четко показывает расположение контактных площадок анода и катода для правильного электрического подключения. Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (land pattern) для обеспечения надежной пайки и правильного теплового соединения с печатной платой (PCB). Все размерные допуски составляют ±0.2 мм, если не указано иное.

4.2 Спецификации упаковки

Продукт поставляется в стандартной для отрасли упаковке для автоматизированной сборки.

• Несущая лента:Светодиоды размещены в профилированной несущей ленте. Размеры ленты (размер гнезда, шаг и т.д.) указаны для совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа (pick-and-place).
• Катушка:Несущая лента намотана на катушку. Указаны размеры катушки (диаметр, ширина, размер втулки).
• Чувствительность к влаге:Прибор имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 2. Это означает, что он может находиться в условиях производственного цеха (≤30°C/60% относительной влажности) до одного года. Если оригинальная влагозащитная упаковка вскрыта, компоненты должны быть использованы в течение 168 часов, если не хранятся в контролируемых сухих условиях (<10% относительной влажности).
• Этикетка и коробка:Определены спецификации для этикетки на катушке и окончательной транспортной картонной коробки.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Инструкции по пайке оплавлением (SMT)

Специальный раздел содержит инструкции для процесса пайки оплавлением. Обычно это включает рекомендуемый температурный профиль оплавления с указанием ключевых параметров, таких как температура и время предварительного нагрева, пиковая температура и время выше температуры ликвидуса. Соблюдение этого профиля критически важно для предотвращения теплового повреждения корпуса светодиода или внутреннего кристалла и проводных соединений. Обычно указывается максимальная температура, которой может подвергаться корпус светодиода.

5.2 Меры предосторожности при обращении

Необходимо соблюдать важные меры предосторожности для предотвращения повреждений:

• Защита от ЭСР:Хотя прибор рассчитан на 8000 В по модели HBM, во время обращения следует использовать стандартные средства защиты от ЭСР (заземленные рабочие места, браслеты).
• Механические нагрузки:Избегайте приложения механической силы или вибрации непосредственно к линзе светодиода.
• Загрязнение:Содержите поверхность светодиода в чистоте. Избегайте прикосновения к линзе голыми руками или воздействия растворителей, которые могут повредить силикон или эпоксидную смолу.
• Управление током:Всегда запитывайте светодиод от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон. Убедитесь, что максимальная температура перехода не превышена, учитывая термическое сопротивление и рабочую мощность.
• Хранение:После вскрытия влагозащитного пакета следуйте рекомендациям MSL 2. Храните неиспользованные детали в сушильном шкафу, если они не будут использованы в течение 168 часов.

6. Надежность и испытания

Продукт проходит серию испытаний на надежность на основе руководящих принципов AEC-Q102. План испытаний включает такие пункты, как испытание на срок службы при высокой температуре (HTOL), температурные циклы (TC), испытание при высокой температуре и высокой влажности с обратным смещением (H3TRB) и другие. Определены конкретные условия испытаний (температура, продолжительность, смещение) и размеры выборок. Также указаны критерии для определения отказа после испытаний, которые могут включать ограничения на изменения прямого напряжения, светового потока или появление катастрофических отказов.

7. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

7.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — автомобильное освещение, использующее его квалификацию AEC-Q102, широкий температурный диапазон и надежный корпус.

• Внешнее освещение:Дневные ходовые огни (DRL), габаритные огни, указатели поворота, центральный стоп-сигнал (CHMSL), а также внутреннее освещение, такое как подсветка приборной панели, подсветка переключателей и фоновое освещение.
• Общее освещение:Может использоваться в других приложениях, требующих надежного, яркого SMD светодиода с широким углом луча.

7.2 Соображения по проектированию

• Тепловое проектирование:Самый критический аспект. Используйте термическое сопротивление (макс. 16 °C/Вт) и рассеиваемую мощность (VF * IF) для расчета повышения температуры от точки пайки до перехода (ΔTj = RθJ-S * PD). Убедитесь, что печатная плата имеет достаточное количество тепловых переходных отверстий и площадь меди для рассеивания тепла и поддержания Tj ниже 150°C. Активно контролируйте температуру контактной площадки во время валидации проекта.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120° является неотъемлемым свойством корпуса. Для вторичной оптики (линз, отражателей) эта широкая диаграмма направленности служит входными данными. Учитывайте сортировку по цвету для поддержания однородного цвета в массиве из нескольких светодиодов.
• Электрическое проектирование:Используйте схему драйвера постоянного тока. Учитывайте диапазон сортировки прямого напряжения при проектировании напряжения соответствия драйвера. Включите защиту от обратной полярности, если на светодиод может быть подано обратное напряжение.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я запитывать этот светодиод на его максимальном постоянном токе 420 мА?

О: Да, можете, но только если ваше тепловое проектирование достаточно для поддержания температуры перехода ниже 150°C. При 420 мА и типичном VF 3.1 В мощность составляет около 1.3 Вт. При термическом сопротивлении 16°C/Вт повышение температуры от точки пайки составит ~21°C. Если температура контактной площадки на плате составляет 80°C, то переход будет при 101°C, что допустимо. Однако, если температура площадки выше, переход может превысить свой предел. Всегда рассчитывайте на основе конкретных тепловых условий вашего применения.

В: В чем разница между значениями "Типичное" и "Сортировка" для светового потока и напряжения?

О: "Типичное" значение (например, 85 лм) — это центральное, ожидаемое значение из производственного распределения. Диапазоны "Сортировки" (например, QA, QB, RA) — это фактические отсортированные группы, которые вы можете приобрести. При заказе вы выбираете конкретную корзину (или комбинацию корзин VF и светового потока), чтобы гарантировать, что параметры поставляемых деталей попадают в эти более узкие, определенные диапазоны для лучшей однородности в вашем продукте.

В: MSL — Уровень 2. Что это означает для моего производственного процесса?

О: MSL 2 означает, что компоненты могут находиться в производственном цехе (≤30°C/60% относительной влажности) до одного года в запечатанном пакете. Как только пакет вскрыт, у вас есть 168 часов (1 неделя) для завершения пайки, прежде чем детали впитают слишком много влаги, что может вызвать "взрыв" (растрескивание корпуса) во время оплавления. Если вам нужно больше времени, храните вскрытые катушки в сушильном шкафу с<относительной влажностью 10%.

9. Принцип работы и технологические тренды

9.1 Основной принцип работы

Это белый светодиод с преобразованием люминофора. Основой является полупроводниковый кристалл, который излучает синий свет при прохождении через него электрического тока (электролюминесценция). Этот синий кристалл покрыт слоем желтого (или смеси красного и зеленого) люминофора. Часть синего света поглощается люминофором и переизлучается как свет с большей длиной волны (желтый/красный). Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый. Точный оттенок белого (холодный, нейтральный, теплый) определяется составом и толщиной слоя люминофора.

9.2 Отраслевые тренды

Использование корпусов EMC для светодиодов средней мощности, как в данном продукте, представляет собой значительную тенденцию в сторону повышения надежности и увеличения плотности мощности. Материалы EMC обеспечивают лучшую устойчивость к нагреву и УФ-излучению по сравнению с традиционными пластиками PPA или PCT, что приводит к меньшему снижению светового потока и сдвигу цвета со временем. Стремление к квалификации AEC-Q102 среди поставщиков автомобильных светодиодов стандартизирует ожидания по надежности. Кроме того, наблюдается постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше люмен на ватт), ужесточению цветовой однородности (уменьшение областей сортировки на диаграмме CIE) и улучшению тепловых характеристик для возможности использования более высоких токов в меньших форм-факторах.