Техническая спецификация SMD светодиода 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T - Синий 468нм - 2.8x3.5x0.8мм - 3.1В - 40мВт

1. Обзор продукта

19-117/BHC-ZL1M2RY/3T — это компактный синий SMD светодиод, предназначенный для современных электронных приложений, требующих высокой надежности и эффективного монтажа. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами, предлагая существенные преимущества с точки зрения использования площади платы и эффективности производства.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование продукта

Основное преимущество этого светодиода — его миниатюрные размеры, что напрямую позволяет проектировать печатные платы меньшего размера. Это сокращение размеров способствует более высокой плотности компоновки компонентов, позволяя реализовать более сложные функции в ограниченном пространстве. Кроме того, сниженные требования к хранению как компонентов, так и собранного оборудования приводят к общей экономии затрат на логистику и корпусирование продукта.

Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для портативных и миниатюрных электронных устройств, где вес является критическим фактором проектирования. Компонент поставляется на стандартной 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, что необходимо для массового производства.

1.2 Целевые области применения и рынки

Этот светодиод универсален и находит применение в нескольких ключевых областях. Основное применение — подсветка приборных панелей, индикаторов на щитках и мембранных переключателей, где его стабильный синий свет обеспечивает четкое освещение. В телекоммуникационном секторе он служит индикаторами состояния и подсветкой клавиатуры в таких устройствах, как телефоны и факсимильные аппараты.

Он также используется для плоских решений подсветки за жидкокристаллическими дисплеями (ЖКД), символами и различными интерфейсами переключателей. Его универсальный характер означает, что он может быть адаптирован для широкого спектра потребительских, промышленных и автомобильных индикаторных применений, где требуется надежный источник синего света.

2. Технические характеристики и их детальная интерпретация

Понимание предельно допустимых параметров имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной надежности и предотвращения преждевременного выхода светодиода из строя в схеме применения.

2.1 Предельно допустимые параметры

Номинальный непрерывный прямой ток (IF) для устройства составляет 10 мА. Превышение этого значения приведет к чрезмерному нагреву, деградации внутреннего полупроводникового перехода и быстрому снижению светового потока с последующим катастрофическим отказом. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток (IFP) 40 мА, но только при строгом скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости без перегрева.

Суммарная рассеиваемая мощность (Pd) не должна превышать 40 мВт, что является функцией прямого тока и напряжения. Диапазоны рабочих температур и температур хранения указаны от -40°C до +85°C и от -40°C до +90°C соответственно, что указывает на пригодность для суровых условий. Компонент обеспечивает определенную степень защиты от электростатического разряда (ЭСР), номинал 2000В в соответствии с моделью человеческого тела (HBM), что является стандартным уровнем для работы в контролируемой среде, но все же требует надлежащих мер предосторожности от ЭСР во время сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

При стандартных условиях испытаний (температура окружающей среды Ta=25°C и прямой ток 5 мА) светодиод демонстрирует ключевые параметры производительности. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон, минимальные и максимальные значения которого определяются системой сортировки, подробно описанной далее. Угол обзора (2θ1/2) составляет широкие 120 градусов, обеспечивая широкий, рассеянный характер излучения, подходящий для освещения площади, а не для сфокусированного луча.

Спектральные характеристики являются центральными для его синего цвета. Пиковая длина волны (λp) обычно составляет 468 нанометров (нм), в то время как доминирующая длина волны (λd) находится в диапазоне от 465,0 нм до 475,0 нм. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет приблизительно 25 нм, определяя чистоту синего цвета. Прямое напряжение (VF), необходимое для достижения испытательного тока 5 мА, находится в диапазоне от 2,50В до 3,10В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы, поскольку он определяет падение напряжения на светодиоде и необходимое значение токоограничивающего резистора.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Эта система позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным минимальным критериям для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Световой выход классифицируется на четыре различные группы: L1, L2, M1 и M2. Группа L1 представляет самый низкий диапазон выхода (11,5 - 14,5 мкд), а группа M2 — самый высокий (22,5 - 28,5 мкд). Разработчики могут указать код группы, чтобы гарантировать минимальный уровень яркости для своего продукта, что необходимо для приложений, требующих равномерного освещения панели или соответствия определенным стандартам видимости.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет синего света контролируется через сортировку по доминирующей длине волны. Определены две группы: 'X' (465,0 - 470,0 нм) и 'Y' (470,0 - 475,0 нм). Группа 'X' дает немного более короткую длину волны, более глубокий синий цвет, а группа 'Y' — немного более длинную длину волны, склоняющуюся к сине-голубому оттенку. Это позволяет согласовывать цвет между разными светодиодами в массиве или обеспечивать определенный синий тон по брендовым или эстетическим причинам.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на три категории: 9 (2,50 - 2,70В), 10 (2,70 - 2,90В) и 11 (2,90 - 3,10В). Знание группы напряжения жизненно важно для проектирования эффективной схемы управления. Использование светодиодов из одной или известной группы напряжения минимизирует вариации тока и яркости, когда несколько светодиодов подключены параллельно без индивидуального регулирования тока.

4. Анализ характеристических кривых

Предоставленные характеристические кривые дают глубокое понимание поведения светодиода в различных рабочих условиях, что необходимо для надежного проектирования системы.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Кривая, показывающая относительную силу света как функцию прямого тока, обычно нелинейна. Выход увеличивается с током, но в конечном итоге насыщается. Что более важно, работа выше рекомендуемого тока приводит к чрезмерной температуре перехода, что не только снижает эффективность, но и сокращает срок службы устройства. Эта кривая помогает разработчикам найти оптимальный баланс между желаемой яркостью и долговечностью работы.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Производительность светодиода сильно зависит от температуры. По мере роста температуры окружающей среды световой выход, как правило, уменьшается. Эта кривая количественно определяет это снижение. Для применений, подверженных высоким температурам (например, внутри автомобильной приборной панели или рядом с другими теплообразующими компонентами), эти данные необходимы для обеспечения достаточной яркости светодиода при всех рабочих условиях. Это может потребовать проектирования с использованием группы более высокой яркости или реализации стратегий теплового менеджмента.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это, пожалуй, самая критическая кривая для надежности. Она определяет максимально допустимый непрерывный прямой ток при любой заданной температуре окружающей среды. По мере увеличения температуры максимальный безопасный ток уменьшается. Соблюдение этой кривой снижения предотвращает тепловой разгон и гарантирует, что светодиод работает в пределах своей безопасной рабочей области (SOA), что является основополагающим для достижения заявленного срока службы.

4.4 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График спектрального распределения показывает интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн, с центром около 468 нм. Диаграмма направленности (часто полярная диаграмма) иллюстрирует, как свет излучается пространственно из корпуса. Широкий угол обзора 120 градусов подтверждает ламбертову или близкую к ламбертовой диаграмму излучения, где интенсивность максимальна перпендикулярно кристаллу и уменьшается под большими углами.

5. Механическая информация и данные по упаковке

5.1 Габаритные размеры и допуски

Светодиод выполнен в стандартном SMD корпусе. Критические размеры включают размер корпуса, который определяет посадочное место на печатной плате, и расположение анодного и катодного выводов. Чертеж размеров указывает все ключевые измерения со стандартным допуском ±0,1 мм, если не указано иное. Эта информация используется для создания посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильную пайку и выравнивание.

5.2 Идентификация полярности и проектирование контактных площадок

Правильная полярность необходима для работы светодиода. Чертеж корпуса в спецификации четко указывает анод и катод. Как правило, одна контактная площадка может быть помечена или иметь другую форму (например, выемку или скошенный край) на самом компоненте для визуальной идентификации под увеличением. Рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате обеспечивает надежное паяное соединение и правильное тепловое и электрическое соединение.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение и пайка критически важны для сохранения производительности и надежности светодиода.

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Компонент совместим с инфракрасными и парофазными процессами оплавления. Предоставлен конкретный температурный профиль для бессвинцовой пайки. Ключевые параметры включают стадию предварительного нагрева (150-200°C в течение 60-120 секунд), время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд и пиковую температуру не выше 260°C максимум в течение 10 секунд. Также указаны максимальные скорости нагрева и охлаждения для предотвращения теплового удара. Настоятельно рекомендуется не выполнять пайку оплавлением более двух раз, чтобы избежать повреждения внутренних проводных соединений или эпоксидной линзы.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке и ремонте

Если ручная пайка неизбежна, необходимо проявлять особую осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25Вт). Дается важное предупреждение: повреждения часто происходят во время ручной пайки. Для ремонта следует использовать специализированный двухголовый паяльник, предназначенный для SMD компонентов, чтобы одновременно нагревать оба вывода и снимать компонент без нагрузки на паяные соединения или корпус светодиода.

6.3 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги. Пакет не должен вскрываться до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию в производстве. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней), если они хранятся в условиях ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Если это время воздействия превышено, требуется термообработка (60 ±5°C в течение 24 часов) для удаления влаги и предотвращения "вспучивания" или расслоения во время высокотемпературного процесса оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Продукт поставляется в формате ленты на катушке для автоматической сборки. Указаны размеры несущей ленты, размеры гнезд и размеры катушки. Каждая катушка содержит 3000 штук. Материалы катушки и ленты разработаны для защиты от влаги, защищая компоненты во время хранения и транспортировки.

7.2 Расшифровка маркировки и нумерация моделей

Маркировка на упаковке содержит несколько ключевых полей: номер детали заказчика (CPN), номер детали производителя (P/N), количество в упаковке (QTY) и конкретные коды групп для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF). Также указан номер партии (LOT No.) для прослеживаемости. Понимание этой маркировки необходимо для проверки соответствия полученных компонентов заказанным спецификациям.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы и ограничение тока

Самое важное правило проектирования — обязательное использование последовательного токоограничивающего резистора (или источника постоянного тока для сложных приложений). Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный допуск. Небольшое увеличение напряжения питания без ограничения тока может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fи I_Fявляются целевыми рабочими точками.

8.2 Тепловой менеджмент в конечном устройстве

Хотя сам светодиод мал, управление его теплом важно для производительности и срока службы. Разработчикам следует учитывать тепловой путь от паяных площадок светодиода к печатной плате и, возможно, к радиатору. Использование печатной платы с достаточной площадью меди (тепловые площадки) вокруг посадочного места светодиода может помочь рассеять тепло. Для применений с высокой температурой окружающей среды необходимо консультироваться с кривыми снижения.

8.3 Оптическая интеграция

Для применений подсветки или индикации следует учитывать оптический путь. Широкий угол обзора полезен для равномерного освещения рассеивателя или световода. Расстояние между светодиодом и освещаемой поверхностью, а также использование отражателей или линз повлияют на конечную яркость и равномерность. Синий цвет также может быть преобразован в белый или другие цвета с использованием линз, покрытых люминофором, или технологий удаленного люминофора в некоторых приложениях.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями светодиодов в корпусах с выводами, этот SMD светодиод предлагает превосходную производительность в ключевых областях. Отсутствие выводов устраняет паразитную индуктивность и позволяет осуществлять более высокочастотное переключение, если используется в импульсном режиме, хотя это не типичное применение. Меньшая тепловая масса SMD корпуса может обеспечить более быструю тепловую реакцию, но это также означает, что тепло должно отводиться более эффективно через печатную плату.

В категории синих SMD светодиодов модель 19-117 выделяется своей конкретной комбинацией размера корпуса (позволяющей очень плотную компоновку), широкого угла обзора (для широкого освещения) и комплексной системы сортировки (для гибкости проектирования и стабильности). Ее соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенности делает ее подходящей для глобальных рынков со строгими экологическими нормами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ) на основе технических параметров

10.1 Какое значение резистора использовать при питании 5В?

Используя максимальное прямое напряжение (3,10В из группы 11) и целевой ток 5 мА для стандартной яркости: R = (5В - 3,10В) / 0,005А = 380 Ом. Ближайшее стандартное значение — 390 Ом. Пересчет с 390 Ом дает I_F= (5В - 3,10В) / 390 = ~4,87 мА, что безопасно. Всегда используйте максимальное V_Fиз выбранной вами группы для этого расчета, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит предел.

10.2 Можно ли питать этот светодиод током 20 мА для большей яркости?

Нет. Предельно допустимый номинальный непрерывный прямой ток составляет 10 мА. Работа при 20 мА превысит этот номинал, вызывая сильный перегрев, быстрое снижение светового потока и почти наверняка отказ. Для достижения более высокой яркости выбирайте светодиод из группы с более высокой силой света (M1 или M2) или используйте несколько светодиодов, а не больший ток.

10.3 Как интерпретировать коды сортировки на этикетке?

Поля этикетки CAT, HUE и REF соответствуют группам. Например, этикетка с CAT: M2, HUE: X, REF: 10 означает, что светодиоды на этой катушке имеют силу света от 22,5 до 28,5 мкд (M2), доминирующую длину волны от 465,0 до 470,0 нм (X) и прямое напряжение от 2,70 до 2,90В (10).

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Группа индикаторов на приборной панели

В автомобильной приборной панели несколько светодиодов 19-117 могут использоваться за поликарбонатной линзой для подсветки предупреждающих символов (например, дальний свет, указатель поворота). Разработчики выберут конкретную группу яркости (например, M1), чтобы обеспечить видимость при ярком дневном свете. Светодиоды будут питаться от 12-вольтовой системы автомобиля через сеть токоограничивающих резисторов или специализированную микросхему драйвера светодиодов. Широкий угол обзора обеспечивает равномерное освещение символа. Широкий диапазон рабочих температур (-40 до +85°C) необходим для этой суровой среды.

11.2 Малоточный индикатор состояния

Для питаемого от сети потребительского устройства, такого как маршрутизатор или зарядное устройство, один светодиод 19-117 обеспечивает четкую индикацию включения/состояния. Питаемый током 5 мА от 5-вольтовой шины USB или 3,3-вольтовой логической шины (с правильно рассчитанным резистором), он потребляет очень мало энергии. Синий цвет часто ассоциируется со статусом "активно" или "подключено". Его малый размер позволяет ему помещаться во все более тонкие профили современной электроники.

12. Принцип работы

Светодиод 19-117 является полупроводниковым источником света. Его сердцевина — это кристалл, состоящий из таких материалов, как нитрид индия-галлия (InGaN), которые образуют p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны и дырки инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны материала InGaN определяет длину волны излучаемых фотонов, в данном случае около 468 нм, что воспринимается как синий свет. Эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует излучаемый свет в желаемую диаграмму направленности.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиод 19-117 находится в русле общей тенденции миниатюризации электроники и перехода от технологии монтажа в отверстия к поверхностному монтажу. Этот переход обеспечивает автоматизированную, крупносерийную сборку, снижая производственные затраты и повышая надежность за счет исключения ручных операций пайки. В светодиодной отрасли в частности, текущие разработки сосредоточены на увеличении световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), улучшении цветовой стабильности и насыщенности, а также повышении надежности в условиях высоких температур и токов. Хотя это стандартный синий светодиод, лежащие в его основе материаловедение и технологии корпусирования продолжают развиваться, способствуя улучшению производительности в последующих поколениях компонентов.