Техническая спецификация LTW-020ZDCG - Белый SMD светодиод - 3.2В - 20мА - 1000-1720мкд

1. Обзор продукта

Данный компонент представляет собой белый светодиод для поверхностного монтажа (SMD), спроектированный как энергоэффективный и компактный источник света. Он сочетает в себе долгий срок службы и надежность, присущие светодиодной технологии, с конкурентоспособными уровнями яркости, стремясь обеспечить гибкость проектирования для приложений твердотельного освещения, предназначенных для замены традиционных осветительных решений.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые особенности этого светодиода включают совместимость с автоматическим оборудованием для установки, пригодность для процессов пайки оплавлением в инфракрасном диапазоне и паровой фазе, а также соответствие стандартам "зеленых" продуктов (не содержит свинца и соответствует RoHS). Он поставляется на 12-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов.

Основные области применения:

• Светильники для чтения в салонах автомобилей, автобусов и самолетов.
• Портативное освещение, такое как фонарики и велосипедные фары.
• Архитектурное и декоративное освещение: встроенные светильники, карнизная подсветка, подсветка под полками, рабочее освещение.
• Уличное и охранное освещение: столбики, садовые светильники.
• Вывески: световые панели с боковой подсветкой для указателей выхода или рекламных дисплеев.
• Сигнальное освещение: светофоры, маяки, светофоры на железнодорожных переездах.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Особенно не рекомендуется работа в условиях обратного смещения.

• Рассеиваемая мощность:120 мВт
• Пиковый прямой ток:100 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс)
• Постоянный прямой ток:30 мА
• Обратное напряжение:5 В
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C
• Условия пайки оплавлением:Пиковая температура 260°C максимум в течение 10 секунд (бессвинцовый процесс).

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (IV):Минимум 1000 мкд, типично 1720 мкд. Этот параметр измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE.
• Угол обзора (2θ1/2):110 градусов. Это определяет угловой разброс, в пределах которого сила света составляет не менее половины пиковой интенсивности.
• Координаты цветности (x, y):На основе цветового графика CIE 1931. Предоставленные типичные значения: x=0.300, y=0.290. К этим координатам следует применять допуск ±0.01. Используемый стандарт тестирования - CAS140B.
• Прямое напряжение (VF):Минимум 2.9 В, максимум 3.6 В при IF=20мА.
• Устойчивость к электростатическому разряду (ESD):2 кВ (модель человеческого тела). Настоятельно рекомендуется соблюдать меры предосторожности при обращении с ESD, включая использование заземленных браслетов и оборудования.

3. Объяснение системы бинов

Продукт классифицируется по бинам на основе ключевых параметров для обеспечения однородности в производственной партии. Конструкторы должны учитывать эти бины для согласования цвета и яркости в своих приложениях.

3.1 Биннинг прямого напряжения (VF)

Светодиоды сортируются по бинам (от V0 до V6) на основе падения прямого напряжения при 20мА. Каждый бин имеет диапазон 0.1В с дополнительным допуском ±0.1В для каждого бина.

• Пример: Бин V0 охватывает 2.9В до 3.0В.

3.2 Биннинг силы света (IV)

Светодиоды сортируются по бинам (T, A, B, C, D) на основе их силы света при 20мА. К диапазону каждого бина применяется допуск ±10%.

• Пример: Бин D охватывает 1580 мкд до 1720 мкд.

3.3 Цветовые ранги (Биннинг цветности)

Подробная таблица определяет конкретные цветовые ранги (например, A52, A53, BE1, BG3). Каждый ранг определяется четырехугольником или треугольником на цветовом графике CIE 1931, заданным тремя или четырьмя координатными точками (x, y). Это позволяет осуществлять точный выбор цвета и согласование для приложений, требующих определенных координат белой точки.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрические и оптические характеристические кривые, измеренные при температуре окружающей среды 25°C. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно нелинейным образом, в конечном итоге насыщаясь.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Вольт-амперная характеристика, показывающая экспоненциальную зависимость, характерную для диода.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Иллюстрирует уменьшение светового выхода при повышении температуры перехода, что является критическим фактором для управления температурным режимом.
• Спектральное распределение мощности:Для белого светодиода (вероятно, синий кристалл с люминофором) это покажет синий пик и более широкий спектр желтого света, преобразованного люминофором.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Корпус представляет собой стандартный SMD-формат. Анодный вывод четко обозначен на схеме для правильной ориентации полярности при сборке.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для монтажа на печатную плату

Предоставлен дизайн контактной площадки для печатной платы, чтобы обеспечить надежную пайку в процессе инфракрасной или паровой пайки оплавлением. Соблюдение этой рекомендуемой контактной площадки имеет решающее значение для достижения правильного формирования паяного соединения и механической стабильности.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Компонент рассчитан на бессвинцовую пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C максимум в течение 10 секунд. Рекомендуется профиль оплавления, соответствующий J-STD-020D. Профиль должен включать соответствующие этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, чтобы минимизировать тепловой удар и обеспечить надежные паяные соединения.

6.2 Условия хранения и обращения

Светодиод классифицируется как уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 в соответствии с JEDEC J-STD-020.

• Запечатанная упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤90%. Срок годности в вакуумной упаковке с осушителем составляет один год.
• Вскрытая упаковка:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. Компоненты должны быть подвергнуты пайке в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Если индикаторная карта влажности стала розовой (≥10% RH) или время воздействия превышено, рекомендуется прогрев при 60°C в течение не менее 48 часов перед использованием. Запечатайте любые неиспользованные детали с осушителем.

6.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, используйте только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных химических очистителей запрещено, так как они могут повредить корпус или оптику светодиода.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Компоненты поставляются в формованной несущей ленте шириной 12 мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм).

• Вместимость катушки:Максимум 2000 штук на катушке.
• Верхняя покрывающая лента:Пустые ячейки запечатаны верхней покрывающей лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации, допускается максимум два последовательно отсутствующих компонента ("лампы").
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B.

В спецификации предоставлены подробные размерные чертежи как для ячеек несущей ленты, так и для катушки.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда питайте светодиод от источника постоянного тока или токоограничивающего резистора. Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 30мА; типичная работа - при 20мА.
• Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала (максимум 120мВт), обеспечение достаточной площади меди на печатной плате или тепловых переходных отверстий помогает поддерживать более низкую температуру перехода, что сохраняет световой выход и долговечность.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Реализуйте меры защиты от ESD в схеме и при обращении, так как устройство рассчитано только на 2 кВ HBM.
• Оптика:Угол обзора 110 градусов подходит для освещения широких областей. Для сфокусированных лучей потребуется вторичная оптика (линзы).

8.2 Ограничения применения и предостережения

В спецификации содержится важное предостережение относительно области применения. Эти светодиоды предназначены для стандартной коммерческой и промышленной электроники. Они не разработаны и не сертифицированы для применений, где отказ может напрямую угрожать жизни или здоровью, таких как:

• Авиационные системы управления
• Медицинское оборудование жизнеобеспечения
• Критически важные для безопасности транспортные сигналы (без дополнительной квалификации)
• Другие высоконадежные/критически важные для безопасности системы

Для таких применений требуется консультация с производителем.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими номерами деталей не предоставлено в этой спецификации, ключевые отличительные особенности этого компонента можно вывести:

• Диапазон яркости:Предлагает относительно высокую силу света (до 1720 мкд при 20мА) для своего размера корпуса, ориентируясь на приложения, требующие хорошей яркости точечного источника.
• Цветовой биннинг:Обширная таблица цветовых рангов позволяет осуществлять точный выбор цвета, что является преимуществом для приложений, требующих согласованного белого цвета на нескольких светодиодах.
• Совместимость:Полная совместимость со стандартными процессами сборки SMD (автоматическая установка, инфракрасная/паровая пайка оплавлением) делает его готовым решением для крупносерийного производства.

10. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

10.1 Каков типичный рабочий ток и напряжение?

Стандартное условие тестирования и типичная рабочая точка - прямой ток 20мА. При этом токе прямое напряжение обычно находится в диапазоне от 2.9В до 3.6В, в зависимости от конкретного бина VF. Потребляемая мощность составляет примерно 60-70мВт.

10.2 Как интерпретировать коды цветовых бинов?

Буквенно-цифровые коды (например, A52, BE3) соответствуют определенным областям на цветовом графике CIE 1931, определенным в таблице цветовых рангов. Чтобы обеспечить однородность цвета в вашем дизайне, указывайте и используйте светодиоды одного цветового ранга. Первая буква/цифра часто группирует схожие цветовые температуры или оттенки.

10.3 Можно ли питать этот светодиод от источника 5В?

Непосредственно - нет. Прямое подключение источника 5В к светодиоду вызовет чрезмерный ток, вероятно, превышающий абсолютный максимальный рейтинг и разрушающий устройство. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Например, при питании 5В и цели 20мА, предполагая VF 3.2В, требуемый последовательный резистор будет R = (5В - 3.2В) / 0.02А = 90 Ом (можно использовать стандартный резистор 91 Ом).

10.4 Каковы требования к обращению по MSL 3?

MSL 3 означает, что упаковка может выдерживать до 168 часов (7 дней) условий производственного цеха (≤30°C/60% RH) после вскрытия вакуумной упаковки. Если упаковка вскрыта, у вас есть одна неделя для завершения процесса пайки оплавлением. Если это время превышено, детали должны быть прогреты при 60°C в течение 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "взрыва" (растрескивания корпуса) во время оплавления.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Пример: Проектирование индикаторного света, монтируемого на печатную плату

Сценарий:Создание простого индикатора состояния, питаемого от вывода GPIO микроконтроллера 3.3В.
Шаги проектирования:

1. Ограничение тока:Вывод GPIO может выдавать 20мА. Это соответствует типичному току светодиода. Внешний драйвер не требуется.
2. Расчет резистора (для запаса безопасности):Хотя VCC (3.3В) близко к VF (~3.2В), небольшой последовательный резистор является хорошей практикой для ограничения пускового тока. R = (3.3В - 3.2В) / 0.02А = 5 Ом. Используйте резистор 10 Ом для более безопасного ограничения.
3. Разводка печатной платы:Используйте рекомендуемую контактную площадку. Подключите катод (обозначенный на чертеже) к резистору, а затем к выводу GPIO. Подключите анод к шине 3.3В. Добавьте небольшую медную площадку под контактной площадкой светодиода для небольшого теплоотвода.
4. Программное обеспечение:Установите вывод GPIO в высокий уровень, чтобы включить светодиод.

11.2 Пример: Массив из нескольких светодиодов для рабочего освещения

Сценарий:Проектирование подсветки под полкой с использованием 10 светодиодов для равномерного освещения.
Соображения при проектировании:

• Согласование цвета:Укажите у поставщика один, узкий цветовой бин (например, BE2), чтобы избежать видимых различий в цвете между светодиодами.
• Метод управления:Используйте микросхему драйвера светодиодов постоянного тока, способную выдавать 200мА (10 светодиодов * 20мА) для последовательной или параллельно-последовательной конфигурации. Простой линейный стабилизатор был бы неэффективен из-за падения напряжения.
• Тепловое управление:Расположите светодиоды на металлической основе печатной платы (MCPCB) с достаточным интервалом для рассеивания тепла. 120мВт на светодиод в сумме дает 1.2Вт, что требует осознанного теплового проектирования.
• Оптика:Собственный луч 110 градусов может быть достаточным. Для более сфокусированного или рассеянного вида рассмотрите возможность добавления световода или рассеивающей панели.

12. Введение в принцип работы

Белые светодиоды, такие как LTW-020ZDCG, обычно работают по принципу люминофорного преобразования. Основой устройства является полупроводниковый кристалл, обычно изготовленный из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении (через него проходит электрический ток). Этот синий светоизлучающий кристалл покрыт слоем люминофорного материала - часто на основе алюмоиттриевого граната (YAG), легированного церием.

Когда синие фотоны от кристалла попадают на люминофор, часть из них поглощается. Затем люминофор переизлучает эту энергию в виде света в более широком спектре, преимущественно в желтой области. Комбинация оставшегося непоглощенного синего света и желтого света, излучаемого люминофором, смешивается, создавая для человеческого глаза восприятие белого света. Точные пропорции синего и желтого, а также конкретный состав люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и координаты цветности (x, y) производимого белого света, что приводит к подробной системе бинов, описанной в спецификации.

13. Тенденции и развитие технологий

Область твердотельного освещения (SSL) продолжает развиваться. Общие тенденции, наблюдаемые в отрасли, которые предоставляют контекст для таких компонентов, включают:

• Повышение эффективности (люмен на ватт):Постоянные улучшения в эпитаксии полупроводников, дизайне кристаллов и технологии люминофоров неуклонно повышают световую отдачу белых светодиодов, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Улучшение качества цвета:Разработка многокомпонентных люминофорных смесей и новых люминофорных материалов (например, квантовых точек) направлена на улучшение индекса цветопередачи (CRI), делая цвета более естественными при светодиодном освещении, и предлагает более широкий диапазон точных цветовых температур.
• Миниатюризация и более высокая плотность:Достижения в области упаковки позволяют уменьшить размер светодиодов и увеличить плотность мощности, обеспечивая более компактные и яркие осветительные решения.
• Умное и подключенное освещение:Интеграция управляющей электроники непосредственно со светодиодными корпусами или модулями для обеспечения диммирования, настройки цвета и подключения (IoT) является растущей тенденцией, выходящей за рамки простых пассивных компонентов.
• Надежность и прогнозирование срока службы:Улучшенное понимание механизмов отказов и лучшие методы тестирования приводят к более точным прогнозам срока службы (метрики L70, L90) при различных рабочих условиях, что имеет решающее значение для профессионального проектирования освещения.

Компоненты, подобные описанному в этой спецификации, представляют собой зрелую точку в этом технологическом прогрессе, предлагая надежное, стандартизированное решение для широкого спектра общих осветительных применений.