Техническая документация на SMD светодиод 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - 1.6x0.8мм - 3.2В - 110мВт - Синий

1. Обзор продукта

16-213/BHC-ZL1M2QY/3T — это поверхностно-монтируемый (SMD) светоизлучающий диод (LED) на основе синего полупроводникового чипа InGaN. Этот компонент разработан для современных высокоплотных электронных сборок, где критически важны ограничения по пространству и весу. Его основное преимущество заключается в возможности миниатюризации конечных продуктов при сохранении надежных оптических характеристик.

Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для монтажа компонентов. Эта совместимость упрощает процессы крупносерийного производства. Устройство изготовлено из бессвинцовых материалов и соответствует директиве ЕС об ограничении использования опасных веществ (RoHS), регламенту REACH, а также стандартам на безгалогенные материалы (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Оно пригодно для пайки оплавлением как в инфракрасной, так и в паровой фазе.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для надежной долговременной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Данный параметр для импульсного тока (при скважности 1/10, 1 кГц) предназначен для кратковременных переходных условий, а не для непрерывной работы.
• Рассеиваемая мощность (P_d):110 мВт. Это максимально допустимая мощность потерь (V_F* I_F) внутри устройства при температуре окружающей среды 25°C. При более высоких температурах необходимо снижение номинала.
• Устойчивость к электростатическому разряду (ESD):150 В (модель человеческого тела). Соблюдение процедур защиты от ESD крайне важно во время монтажа и обращения с компонентом.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Устройство функционирует в этом широком промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Корпус выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры, если не указано иное, измеряются при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 5 мА. Они определяют основные характеристики светового излучения и электрические параметры.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 11.5 мкд до максимум 28.5 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне. Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):Приблизительно 120 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину пиковой интенсивности, измеренной на оси (0 градусов).
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 468 нм. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 465 нм до 475 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет. Допуск составляет ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 25 нм. Это ширина спектра излучения на половине высоты максимума (FWHM), указывающая на чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.7 В до 3.2 В при I_F= 5мА. Допуск ±0.05В. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при обратном смещении 5 В.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам в группы (бины). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения.

3.1 Бины силы света

Сортировка при I_F= 5 мА. Коды L1, L2, M1, M2 представляют возрастающие уровни светового потока.

• L1:11.5 – 14.5 мкд
• L2:14.5 – 18.0 мкд
• M1:18.0 – 22.5 мкд
• M2:22.5 – 28.5 мкд

3.2 Бины доминирующей длины волны

Сортировка при I_F= 5 мА. Определяет точный оттенок синего цвета.

• X:465 – 470 нм
• Y:470 – 475 нм

3.3 Бины прямого напряжения

Сортировка при I_F= 5 мА. Важно для проектирования схем ограничения тока и управления энергопотреблением.

• 29:2.7 – 2.8 В
• 30:2.8 – 2.9 В
• 31:2.9 – 3.0 В
• 32:3.0 – 3.1 В
• 33:3.1 – 3.2 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, измеренных при T_a=25°C, которые дают представление о работе в различных условиях.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Рабочая точка для заданного тока (например, 5мА, 20мА) может быть определена по этому графику, что крайне важно для выбора соответствующего токоограничивающего резистора или драйверной схемы.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Световой поток увеличивается с ростом прямого тока, но зависимость не является идеально линейной, особенно при высоких токах. Этот график помогает разработчикам понять компромисс в эффективности при работе светодиода на разных уровнях тока.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой поток светодиода уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Эта кривая снижения номинала критически важна для приложений, работающих при повышенных температурах окружающей среды. На ней показано, как относительная сила света падает при увеличении температуры от -40°C до +100°C.

4.4 Кривая снижения номинала прямого тока

Непосредственно связанная с пределом рассеиваемой мощности, эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для предотвращения перегрева и обеспечения долговечности рабочий ток должен быть снижен при температуре выше 25°C.

4.5 Спектральное распределение

Этот график отображает относительную оптическую мощность, излучаемую в спектре длин волн, с центром вокруг пиковой длины волны ~468 нм и характерной шириной полосы. Он подтверждает излучение синего цвета.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма, иллюстрирующая пространственное распределение интенсивности света. Угол обзора 120 градусов визуально подтверждается этой диаграммой, показывающей, как свет излучается в широком, близком к ламбертову, распределении.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному форм-фактору чип-светодиода 1608 (1.6мм x 0.8мм). Ключевые размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также расстояние и размер контактных площадок. Все допуски, если не указано иное, обычно составляют ±0.1мм. Для справки приведен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования печатной платы, однако разработчикам рекомендуется адаптировать его в соответствии с конкретным процессом сборки и требованиями к надежности.

5.2 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется зеленым оттенком или другим визуальным индикатором на самом корпусе. Для точной схемы маркировки следует обратиться к спецификации. Правильная полярность необходима для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:150–200°C в течение 60–120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):60–150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек до 255°C.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/сек.
• Ограничение по пайке оплавлением:Сборка не должна подвергаться пайке оплавлением более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25Вт). Между пайкой каждого вывода следует выдерживать интервал охлаждения не менее 2 секунд для предотвращения теплового удара.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%.
• После вскрытия:"Срок хранения на открытом воздухе" составляет 1 год в условиях ≤30°C и ≤60% RH. Неиспользованные устройства следует повторно герметизировать в влагозащитной упаковке.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя изменил цвет или превышено время хранения, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60 ±5°C в течение 24 часов для предотвращения "вспучивания" (растрескивания корпуса из-за давления пара).

6.4 Критически важные меры предосторожности

• Ограничение тока:Обязательно использование внешнего токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое изменение напряжения вызывает большое изменение тока, что может привести к мгновенному выходу из строя.
• Механические нагрузки:Избегайте приложения нагрузок к корпусу светодиода во время пайки или окончательной сборки. Не деформируйте печатную плату после пайки.
• Ремонт:Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, следует использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, предотвращая механическую нагрузку на паяные соединения. Влияние на характеристики светодиода необходимо оценить заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация ленты и катушки

Компоненты поставляются на тисненой транспортной ленте шириной 8мм. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 3000 штук (POS). Приведены подробные размеры транспортной ленты, включая расстояние между гнездами и размер ступицы катушки.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых кодов:

• CPN:Партномер заказчика (опционально).
• P/N:Полный партномер производителя (например, 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:Количество на катушке.
• CAT:Ранг силы света (например, L1, M2).
• HUE:Ранг цветности/доминирующей длины волны (например, X, Y).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 30, 32).
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для подсветки индикаторов, переключателей, символов и небольших ЖК-панелей в автомобильных приборных панелях, потребительской электронике и промышленных панелях управления.
• Индикаторы состояния:Отлично подходит для индикаторов питания, связи или состояния функций в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), сетевом оборудовании и компьютерной периферии.
• Общее освещение:Подходит для любых применений, требующих компактного, надежного, маломощного синего индикаторного света.

8.2 Соображения при проектировании

• Проектирование схемы:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_supply- V_F) / I_F, где V_Fдля консервативного расчета следует выбирать из максимального значения бина (например, 3.2В).
• Тепловой менеджмент:Для непрерывной работы при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току продумайте разводку печатной платы для улучшения теплоотвода. Используйте кривые снижения номинала для выбора безопасного рабочего тока.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую видимость. Для фокусировки света может потребоваться внешняя линза. Прозрачный корпус из смолы подходит для применений, где видимый цвет чипа приемлем.

9. Техническое сравнение и отличия

Основное преимущество этого светодиода в корпусе 1608 по сравнению с более крупными выводными светодиодами — его предельная миниатюризация, позволяющая достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах и, в конечном итоге, уменьшить размеры конечных продуктов. По сравнению с другими SMD-корпусами, 1608 предлагает хороший баланс между размером и удобством обращения во время монтажа. Его соответствие современным экологическим нормам (RoHS, без галогенов) делает его пригодным для глобальных рынков со строгими ограничениями на материалы. Указанная система бининга предоставляет разработчикам предсказуемые характеристики, что критически важно для приложений, требующих единообразия цвета и яркости среди множества устройств.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какой резистор использовать с источником питания 5В?

Используя максимальное V_F= 3.2В и целевой I_F= 5мА: R = (5В - 3.2В) / 0.005А = 360 Ом. Ближайшее стандартное большее значение (например, 390 Ом) обеспечит немного более безопасный ток ~4.6мА.

10.2 Можно ли питать этот светодиод током 20мА непрерывно?

Да, абсолютный максимальный рейтинг постоянного прямого тока составляет 25 мА. Однако необходимо обратиться к кривой снижения номинала, если температура окружающей среды превышает 25°C. При 85°C максимально допустимый ток значительно ниже. Кроме того, работа на 20мА даст более высокий световой поток, но снизит эффективность и повысит температуру перехода.

10.3 Что означает "прозрачный" цвет смолы?

Это означает, что эпоксидная смола, инкапсулирующая полупроводниковый чип, прозрачная, не рассеивающая и не окрашенная. Это позволяет видеть истинный цвет синего чипа InGaN напрямую, что дает более насыщенную цветовую точку, но может сделать видимым сам крошечный чип.

10.4 Почему информация о хранении и сушке так важна?

Пластиковые SMD-корпуса могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро превратиться в пар, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("вспучивание"), что разрушает устройство. Предписанная сушка удаляет эту влагу.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многофункциональной индикаторной панели для портативного медицинского устройства.Устройство требует несколько синих индикаторных светодиодов ("питание включено\"