Технические характеристики белого светодиода 3030 - Габариты 3.00x3.00x0.55мм - Напряжение 2.8-3.6В - Мощность ~1.5Вт - Техническая документация

1. Описание

Настоящий документ предоставляет технические спецификации для высокоинтенсивного белого светодиодного компонента. Устройство предназначено для монтажа по технологии поверхностного монтажа (SMT) и имеет стандартный для отрасли посадочный размер корпуса 3030.

1.1 Обзор

Белый светодиод изготовлен по технологии на основе синего кристалла и люминофора для генерации белого света. Компонент размещён в корпусе EMC (эпоксидный компаунд), который обеспечивает хорошую термическую и механическую стабильность для надёжной работы.

1.1.1 Особенности

• Корпус EMC для повышенной надёжности.
• Чрезвычайно широкий угол обзора, подходит для рассеянного освещения.
• Полная совместимость со стандартными процессами поверхностного монтажа и пайки оплавлением.
• Поставляется на несущей ленте (tape-and-reel) для автоматизированной сборки.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL): Уровень 3.
• Соответствует директиве RoHS.

1.1.2 Применение

• Подсветка ЖК-панелей, телевизоров и мониторов.
• Подсветка выключателей и символов.
• Световые индикаторы общего назначения.
• Дисплеи для внутреннего использования.
• Светильники трубчатого типа.
• Общее освещение.

1.2 Габаритные размеры и механический чертёж

Светодиод имеет компактный посадочный размер 3030. Основные механические размеры следующие:

• Длина корпуса: 3.00 мм (допуск ±0.2мм).
• Ширина корпуса: 3.00 мм (допуск ±0.2мм).
• Высота корпуса: 0.55 мм (номинальная).
• Линза имеет куполообразную форму диаметром приблизительно 2.6 мм.
• Контактные площадки анода и катода расположены на нижней стороне корпуса. Для проектирования печатной платы рекомендуется использовать следующие размеры площадок (2.26мм x 1.45мм для каждой с промежутком 0.69мм между ними).

Все размеры указаны в миллиметрах, стандартный допуск ±0.2мм, если не указано иное. Правильная идентификация полярности крайне важна; на корпусе имеются визуальные маркировки для различения выводов анода и катода.

1.3 Параметры изделия: электрические и оптические характеристики

Все параметры указаны при температуре p-n-перехода (T_J) 25°C. Понимание этих номинальных значений важно для надёжного проектирования схем и терморегуляции.

Электрические и оптические характеристики (T_S=25°C)

Ключевые рабочие показатели в типовых условиях:

• Прямое напряжение (V_F): от 2.8В (мин.) до 3.6В (макс.) при испытательном токе 500мА. Типовое значение находится в этом диапазоне.
• Обратный ток (I_R): не более 10 мкА при обратном напряжении 5В.
• Световой поток (Φ): от 115 лм (мин.) до 180 лм (макс.) при токе 500мА.
• Угол обзора (2θ_1/2): типовое значение 120 градусов, что обеспечивает очень широкую диаграмму направленности.
• Термическое сопротивление (R_THJ-S): типовое значение 12 °C/Вт, измеряется от перехода до точки пайки.

Абсолютные максимальные предельные значения (T_S=25°C)

Эти значения определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение. Их нельзя превышать в работе.

• Мощность рассеяния (P_D): максимально 2160 мВт.
• Постоянный прямой ток (I_F): максимально 600 мА.
• Пиковый прямой ток (I_FP): максимально 900 мА, при импульсных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1мс).
• Обратное напряжение (V_R): максимально 5 В.
• Электростатический разряд (ESD) по модели HBM: выдерживает до 2000В (HBM) с выходом годных более 90%, тем не менее, защита от ЭСР при обращении по-прежнему требуется.
• Рабочая температура (T_OPR): от -10°C до +80°C.
• Температура и влажность хранения: от 5°C до 30°C при относительной влажности ≤60%.
• Максимальная температура p-n-перехода (T_J): 115 °C. Это критический предел для долговечности светодиода.

Важное замечание для проектирования:Максимальный рабочий ток должен быть определён после измерения фактической температуры корпуса во время работы. Температура перехода не должна превышать максимальный предел в 115°C. Необходимо следить, чтобы общая мощность рассеяния (V_Fx I_F) не превышала абсолютный максимум в 2160мВт.

1.4 Система сортировки (биннинг) изделий

Для обеспечения однородности цвета и яркости в производственных приложениях светодиоды сортируются в группы (бины) на основе ключевых параметров, измеренных при токе I_F= 500мА.

• Сортировка по прямому напряжению (V_F): светодиоды сортируются на восемь бинов (G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2), каждый из которых представляет собой шаг в 0.1В от 2.8-2.9В до 3.5-3.6В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с более узким допуском по напряжению для согласования токов в массивах из нескольких светодиодов.
• Сортировка по световому потоку (Φ): светодиоды сортируются по световому потоку в бины, обозначенные T115, T120, T125 и т.д., каждый из которых представляет шаг в 5 люменов, начиная с 115-120 лм. Это позволяет точно контролировать общий световой поток в приложении.

Путем указания комбинации бинов по V_Fи Φ, инженеры могут достичь высокой однородности характеристик в конечных продуктах. Спецификация содержит примечания о допусках измерения прямого напряжения (±0.1В) и светового потока (±5%).

1.5 Оптические характеристики и колориметрия

В документе приводится ссылка на диаграмму цветности C.I.E. 1931, которая является международным стандартом для определения цвета. Для белых светодиодов цвет определяется его координатами (x, y) на этой диаграмме. Спецификация включает таблицу кодов бинов с соответствующими целевыми диапазонами координат CIE (x, y) (например, CIE-X1, CIE-Y1, CIE-X2, CIE-Y2). Типовой допуск измерения для этих цветовых координат составляет ±0.005. Для избежания видимых различий в цвете (цветовой сдвиг) между отдельными светодиодами в сборке необходимо выбирать светодиоды из одного и того же или смежных цветовых бинов.

2. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в формате, оптимизированном для высокообъёмного автоматизированного производства.

2.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на рельефной несущей ленте, намотанной на катушки. Предоставлены подробные размеры гнёзд несущей ленты, диаметра катушки и размера ступицы для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа. Также определена спецификация этикетки для катушки. Процесс упаковки включает меры защиты от влаги, соответствующие уровню MSL 3, и компоненты дополнительно упаковываются в картонные коробки для отгрузки и хранения.

2.1.6 Испытания на надёжность

Продукт проходит ряд испытаний на надёжность для обеспечения работоспособности в различных условиях. В спецификации перечислены пункты и условия испытаний, которые обычно включают такие тесты, как высокотемпературное хранение, низкотемпературное хранение, термоциклирование, устойчивость к влажности и термостойкость пайки. Для каждого теста определены конкретные условия (например, температура, длительность, количество циклов).

2.1.7 Критерии повреждения

Установлены чёткие визуальные и функциональные критерии для оценки повреждения компонента после испытаний на надёжность или обращения. Они могут включать такие критерии, как трещины в корпусе, изменение цвета, отслоение выводов или значительное отклонение от первоначальных электрических/оптических параметров.

3. Рекомендации по пайке SMT оплавлением

Качественная пайка критически важна для механической целостности и тепловых характеристик. Компонент предназначен для процессов бессвинцовой пайки оплавлением.

В рекомендациях указан температурный профиль пайки оплавлением. Этот профиль определяет ключевые параметры, такие как температура и время предварительного нагрева, скорость подъёма температуры, пиковая температура, время выше температуры ликвидуса и скорость охлаждения. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловой удар для светодиода, который может вызвать внутренние напряжения, расслоение или преждевременный выход из строя. Максимальная температура корпуса во время пайки не должна превышать указанный предел.

3.1.1 Использование паяльника (для ремонта)

При необходимости ручного ремонта должны быть приняты особые меры предосторожности. Температура жала паяльника должна контролироваться, а время контакта с выводами светодиода необходимо свести к минимуму (обычно менее 3 секунд), чтобы предотвратить чрезмерный нагрев, который может передаться к кристаллу светодиода и повредить его или внутренние соединения.

3.1.2 Процесс ремонта

Предоставляется рекомендуемая процедура удаления и замены неисправного светодиода. Обычно она включает в себя осторожный нагрев паяных соединений для удаления старого компонента, очистку площадки, нанесение новой паяльной пасты, а затем установку и оплавление нового компонента в соответствии со стандартным профилем.

3.1.3 Общие предостережения

• Не прикладывайте механическое усилие к линзе светодиода.
• Избегайте касания поверхности линзы пальцами или инструментами для предотвращения загрязнения.
• Убедитесь, что конструкция контактных площадок на печатной плате соответствует рекомендованной конфигурации для получения надёжного паяного соединения и правильного выравнивания.

4. Меры предосторожности при обращении и хранении

Для сохранения качества и надёжности подчёркиваются следующие меры предосторожности при обращении:

• Защита от ЭСР: Несмотря на то, что светодиод имеет уровень защиты от ЭСР 2000В по модели HBM, это всё ещё полупроводниковое устройство. Для предотвращения повреждения от электростатического разряда должны использоваться антистатические процедуры (например, заземлённые рабочие места, антистатические браслеты).
• Чувствительность к влаге: Будучи компонентом уровня MSL 3, корпус может поглощать влагу из воздуха. Если герметичный влагозащитный пакет открыт или повреждён, компоненты должны быть использованы в течение определённого времени (обычно 168 часов при <30°C/60% отн. влажности) или подвергнуты повторной сушке в соответствии с предписанной процедурой перед пайкой оплавлением, чтобы предотвратить \"взрыв\" (растрескивание корпуса из-за испарения влаги во время оплавления).
• Условия хранения: Хранить в прохладной, сухой среде, как указано (5-30°C, отн. влажность ≤ 60%). Избегайте воздействия прямого солнечного света, коррозионных газов или чрезмерной пыли.
• Очистка: Если требуется очистка после пайки, используйте одобренные растворители и методы, совместимые с материалом корпуса светодиода. Избегайте ультразвуковой очистки, если её безопасность для данного компонента не подтверждена.

5. Рекомендации по применению и вопросы проектирования

5.1 Теплоотвод в конструкции

Наиболее критичным фактором для производительности и срока службы светодиода является контроль температуры p-n-перехода (T_J). Термическое сопротивление от перехода до точки пайки типично составляет 12°C/Вт. Для расчёта T_J:

T_J= T_PCB+ (R_THJ-S× Мощность рассеяния)

Где T_PCB— температура на контактных площадках на печатной плате. Проектировщики должны обеспечить достаточную площадь меди на плате (тепловые площадки или полигоны) и, возможно, дополнительный теплоотвод, чтобы поддерживать T_Jзначительно ниже максимального значения в 115°C, предпочтительно ниже 85-100°C для долгого срока службы. Использование прямого тока ниже максимального 600мА является эффективным способом снижения мощности рассеяния и тепловыделения.

5.2 Проектирование цепи управления

Светодиоды являются токоуправляемыми устройствами. Крайне рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо драйвера постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового потока и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован так, чтобы ограничивать ток до требуемого уровня (например, 500мА для номинальной яркости), учитывая при этом вариации прямого напряжения (2.8-3.6В). Для массивов из нескольких светодиодов последовательное соединение способствует согласованию тока, тогда как при параллельном соединении требуется тщательный выбор бинов или индивидуальное ограничение тока для учёта разброса V_F variations.

5.3 Вопросы оптического проектирования

Угол обзора 120 градусов делает данный светодиод подходящим для приложений, требующих широкого, рассеянного освещения, а не сфокусированного пятна. В приложениях подсветки обычно используются оптические рассеиватели и световоды для равномерного распределения света. Начальный световой поток и его постепенное снижение со временем (сохранение светового потока) должны учитываться в общих требованиях к световому потоку системы.

5.4 Типовые схемы включения

Базовая схема включения включает микросхему драйвера светодиодов постоянного тока или простой токоограничивающий резистор, включённый последовательно со светодиодом при питании от источника напряжения. Номинал последовательного резистора рассчитывается как R = (V_{Источника}- V_F) / I_F. Мощность резистора должна быть достаточной (P = (I_F)²× R). Этот метод менее эффективен, чем импульсный драйвер постоянного тока, но может быть приемлем для простых маломощных применений. Для работы на токе 500мА почти всегда рекомендуется использовать специализированную микросхему драйвера светодиодов для обеспечения эффективности, управления и защиты.