Техническая документация на SMD светодиод 19-213/BHC-AP1Q2/3T синего цвета - 20 мА прямой ток - 75 мВт рассеиваемая мощность

1. Обзор продукта

19-213/BHC-AP1Q2/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений, требующих компактных, эффективных и надежных источников света. Этот компонент является монохромным, излучает синий свет и изготовлен из бессвинцовых материалов, что обеспечивает соответствие современным экологическим и стандартам безопасности, таким как RoHS, EU REACH, и требованиям по отсутствию галогенов (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

Основное преимущество этого SMD светодиода заключается в его миниатюрных размерах, которые значительно меньше, чем у традиционных светодиодов с выводными рамками. Это уменьшение размера позволяет разработчикам создавать более компактные топологии печатных плат (ПП), повышать плотность компоновки компонентов, сокращать требования к складскому пространству и, в конечном итоге, разрабатывать более компактное конечное оборудование. Кроме того, его легкая конструкция делает его идеальным выбором для применений, где минимизация веса является критическим фактором.

Устройство поставляется на катушках диаметром 7 дюймов в стандартной 8-мм ленте, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, обычно используемым в серийном производстве. Оно также предназначено для совместимости со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи и паровой фазе, что облегчает интеграцию в автоматизированные сборочные линии.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и ни при каких условиях эксплуатации не должны превышаться.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Светодиод не предназначен для работы в обратном направлении; превышение этого напряжения может вызвать мгновенный отказ.
• Прямой ток (IF):20 мА. Это рекомендуемый непрерывный рабочий ток.
• Пиковый прямой ток (IFP):40 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения его тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):150 В. Для предотвращения скрытых повреждений необходимы надлежащие процедуры обращения с ЭСР.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу в этом широком температурном диапазоне.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение максимум 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение максимум 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при Ta=25°C и IF=20 мА и представляют типичные характеристики устройства в стандартных рабочих условиях.

• Сила света (Iv):Типичное значение не указано как единое число; вместо этого устройство сортируется. Диапазон составляет от минимум 45.0 мкд до максимум 112.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 120 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λp):Обычно 468 нм, что указывает на длину волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 464.5 нм до 476.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и она также подлежит сортировке.
• Ширина спектра излучения (Δλ):Обычно 25 нм, определяет ширину излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.7 В до 3.7 В при IF=20мА. Этот параметр имеет допуск ±0.1В и также сортируется.
• Обратный ток (IR):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Это условие тестирования предназначено только для характеристики.

Важные примечания:Допуски указаны для ключевых параметров: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1 нм) и Прямое напряжение (±0.1 В). Устройство явно не предназначено для обратной работы; рейтинг VR применяется только к тесту IR.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по силе света и доминирующей длине волны.

3.1 Сортировка по силе света

Группы определяются буквенно-цифровым кодом (P1, P2, Q1, Q2), каждая из которых охватывает определенный диапазон силы света, измеряемой в милликанделах (мкд) при IF=20мА.

• Группа P1:45.0 мкд (Мин.) до 57.0 мкд (Макс.)
• Группа P2:57.0 мкд до 72.0 мкд
• Группа Q1:72.0 мкд до 90.0 мкд
• Группа Q2:90.0 мкд до 112.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы по длине волны определяются буквенно-цифровым кодом (A9, A10, A11, A12), каждая из которых охватывает определенный диапазон доминирующей длины волны, измеряемой в нанометрах (нм) при IF=20мА.

• Группа A9:464.5 нм до 467.5 нм
• Группа A10:467.5 нм до 470.5 нм
• Группа A11:470.5 нм до 473.5 нм
• Группа A12:473.5 нм до 476.5 нм

Эта сортировка позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие точным требованиям к яркости и цветовой однородности для их применения.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько типичных характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они необходимы для понимания производительности в реальных условиях.

• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая показывает, как световой поток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. Это имеет решающее значение для проектирования системы теплового управления для поддержания желаемых уровней яркости.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Этот график иллюстрирует нелинейную зависимость между током питания и световым потоком. Работа выше рекомендуемых 20мА может дать уменьшающуюся отдачу по яркости, одновременно увеличивая нагрев и нагрузку на устройство.
• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (IV кривая):Эта фундаментальная кривая показывает экспоненциальную зависимость между напряжением и током в диоде. Указанный диапазон VF (2.7В-3.7В при 20мА) считывается с этой кривой.
• Кривая снижения номинала прямого тока:Эта кривая определяет максимально допустимый прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. При повышении температуры максимальный безопасный ток уменьшается для предотвращения перегрева.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, центрированный вокруг типичной пиковой длины волны 468 нм с шириной полосы примерно 25 нм.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, изображающая пространственное распределение интенсивности света, подтверждающая типичный угол обзора 120 градусов.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

В спецификации содержится подробный механический чертеж корпуса светодиода. На чертеже указаны все критические размеры, включая длину, ширину, высоту, размеры контактных площадок и их положение. Если не указано иное, допуск на размеры составляет ±0.1 мм. Эта информация жизненно важна для проектирования посадочного места на печатной плате (land pattern) для обеспечения правильной пайки и выравнивания.

5.2 Размеры катушки и ленты

Продукт поставляется во влагозащитной упаковке. Размеры несущей ленты указаны для надежного удержания компонентов. Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные чертежи катушки (диаметр 7 дюймов), несущей ленты и покровной ленты, все со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Это обеспечивает совместимость с автоматическим сборочным оборудованием.

5.3 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• CPN:Номер продукта заказчика.
• P/N:Номер продукта (например, 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (код группы для интенсивности).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (код группы для длины волны).
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

Влагозащитный пакет включает осушитель и индикаторную карточку влажности для защиты компонентов от поглощения влаги во время хранения и транспортировки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Хранение и обращение

Эти светодиоды чувствительны к влаге. Влагозащитный пакет не должен вскрываться до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию. После вскрытия:

• Светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• Они должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней).
• Неиспользованные светодиоды должны быть повторно запечатаны во влагозащитной упаковке со свежим осушителем.
• Если срок хранения превышен или осушитель указывает на высокую влажность, перед пайкой требуется обработка сушкой при 60 ±5°C в течение 24 часов.

6.2 Профиль оплавления при пайке

Указан температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:Максимум 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек до 255°C, затем максимум 3°C/сек до пика.

Критические меры предосторожности:Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз. Во время нагрева не должно оказываться механическое воздействие на светодиоды, а печатная плата не должна деформироваться после пайки.

6.3 Ручная пайка и ремонт

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала<350°C.
• Ограничьте время пайки ≤3 секундами на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью ≤25 Вт.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода.

Ремонт после пайки крайне не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, следует использовать двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механического напряжения. Потенциальный риск повреждения характеристик светодиода во время ремонта должен быть оценен заранее.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые сценарии применения

На основании спецификации, этот синий SMD светодиод подходит для различных индикаторных и подсветочных применений малой и средней мощности, включая:

• Подсветка:Для приборных панелей, переключателей и символов в потребительской электронике, автомобильных интерьерах (не критичных) и промышленных панелях управления.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Подсветка ЖК-дисплеев:В качестве плоского источника подсветки для небольших монохромных или сегментных ЖК-дисплеев.
• Общая индикация:Индикаторы состояния питания, выбора режима и другие индикаторы пользовательского интерфейса в широком спектре электронных устройств.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторобязателен. Прямое напряжение имеет диапазон (2.7В-3.7В), и небольшое изменение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное изменение прямого тока из-за экспоненциальной IV характеристики диода. Значение резистора должно быть рассчитано на основе наихудшего случая VF (минимального), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит абсолютный максимальный рейтинг в 20 мА непрерывного тока.
• Тепловое управление:Хотя корпус мал, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (макс. 75 мВт) и кривую снижения номинала, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или в закрытых пространствах. Достаточная площадь медного покрытия на печатной плате (тепловые контактные площадки) может помочь рассеять тепло.
• Защита от ЭСР:Рейтинг ЭСР 150В HBM относительно низок. Реализуйте меры защиты от ЭСР на печатных платах, работающих с этими светодиодами, и всегда соблюдайте надлежащие протоколы ЭСР во время сборки и обращения.

7.3 Ограничения по применению

В спецификации прямо указано, что этот продуктне рекомендуется для применений с высокими требованиями к надежности, таких как военные/аэрокосмические системы или автомобильные системы безопасности (например, стоп-сигналы, индикаторы подушек безопасности). Для таких применений следует выбирать светодиоды с соответствующими автомобильными (AEC-Q101) или военными квалификациями.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О1: Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Их прямое напряжение (VF) имеет производственные допуски и изменяется в зависимости от температуры. Без последовательного резистора ток определяется исключительно напряжением источника питания и динамическим сопротивлением светодиода, которое очень мало. Небольшое увеличение напряжения питания или уменьшение VF (из-за повышения температуры) может вызвать скачок тока выше максимальных 20 мА, что приведет к быстрому перегреву и отказу. Резистор обеспечивает стабильный, предсказуемый и безопасный ток.

В2: Как выбрать правильную группу для моего применения?

О2: Выбор зависит от ваших требований к однородности яркости и постоянству цвета. Если несколько светодиодов используются рядом (например, в массиве или гистограмме), выбор светодиодов из одной группы силы света (CAT) и одной группы доминирующей длины волны (HUE) имеет решающее значение для избежания видимых различий в яркости или оттенке синего цвета. Для менее критичных применений с одним индикатором может быть приемлема более широкая группа, что также более экономично.

В3: Могу ли я управлять этим светодиодом импульсным током выше 20 мА, чтобы сделать его ярче?

О3: Да, но только в строгих пределах. В спецификации указан пиковый прямой ток (IFP) 40 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Импульсный режим может обеспечить более высокую воспринимаемую яркость. Однако вы должны убедиться, что средний ток с течением времени не превышает непрерывный рейтинг, а температура перехода не превышает свои пределы. Кривая снижения номинала и рейтинг рассеиваемой мощности по-прежнему должны соблюдаться.

В4: Что произойдет, если я превышу срок в 7 дней после вскрытия влагозащитного пакета?

О4: Пластиковые SMD корпуса могут поглощать влагу из воздуха. Во время пайки оплавлением эта захваченная влага быстро превращается в пар, что может вызвать внутреннее расслоение, растрескивание корпуса или отказ паяных соединений ("эффект попкорна"). Если срок хранения превышен, компоненты должны быть просушены (60°C в течение 24 часов) для удаления влаги перед безопасной пайкой.

9. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на структуре полупроводникового диода, изготовленного из материалов нитрида индия-галлия (InGaN), как указано в руководстве по выбору устройств. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода (примерно 2.7-3.7 В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света. В данном случае сплав разработан для генерации фотонов в синей области видимого спектра с пиковой длиной волны около 468 нм. Прозрачная смола-заливка защищает полупроводниковый кристалл и действует как линза, формируя излучаемый свет в широкий угол обзора 120 градусов.

10. Технологические тренды

19-213/BHC-AP1Q2/3T представляет собой зрелую технологию SMD светодиодов. Общие тренды в индустрии светодиодов, которые контекстуализируют этот компонент, включают постоянное стремление кповышению эффективности(больше люмен на ватт), что позволяет либо получить более яркий выход при том же токе, либо ту же яркость при более низком энергопотреблении и меньшем нагреве. Также наблюдается тенденция кболее высокой цветовой однородности и более узкой сортировкедля удовлетворения требований дисплейных и осветительных применений. Кроме того,миниатюризацияпродолжается, и еще меньшие размеры корпусов (например, 0402, 0201 метрические) становятся обычными для применений с ограниченным пространством. Наконец,повышенная надежность и устойчивость, включая более высокие рейтинги ЭСР и улучшенную влагостойкость, являются ключевыми направлениями развития для расширения использования светодиодов в более требовательных средах, таких как автомобильное освещение.