Техническая спецификация SMD светодиода 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T - Синий - 5мА - Угол обзора 120°

1. Обзор продукта

19-218/BHC-ZL1M2QY/3T — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных приложений. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами с выводами, позволяя существенно миниатюризировать конечные продукты. Его основное ценностное предложение заключается в возможности создания более компактных конструкций печатных плат (PCB), более высокой плотности размещения компонентов и уменьшении общего размера и веса оборудования. Это делает его идеальным выбором для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

Светодиод является монохромным, излучает синий свет и изготовлен из экологически чистых материалов. Он полностью соответствует основным международным нормам, включая директиву ЕС об ограничении использования опасных веществ (RoHS), регламент REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ) и требования по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Продукт поставляется в формате ленты на катушке, совместимом со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов, что оптимизирует процессы крупносерийного производства.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого SMD светодиода проистекают из его миниатюрных размеров и легкой конструкции. Благодаря отсутствию громоздких выводов он позволяет более эффективно использовать площадь печатной платы. Это напрямую приводит к уменьшению корпусов конечных продуктов, снижению материальных затрат и облегчению устройств для конечного пользователя. Высокая плотность размещения, достижимая с SMD-компонентами, имеет решающее значение для современных многофункциональных электронных устройств.

Области применения этого светодиода разнообразны и сосредоточены на функциях индикации и подсветки. Ключевые рынки включают автомобильный интерьер (например, подсветка приборной панели и переключателей), телекоммуникационное оборудование (например, индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсах) и потребительскую электронику (например, плоская подсветка жидкокристаллических дисплеев (LCD), переключателей и символов). Его универсальность также делает его подходящим для широкого спектра других индикаторных применений в промышленном и потребительском секторах.

2. Предельные эксплуатационные параметры и технические характеристики

Понимание предельных эксплуатационных параметров необходимо для обеспечения надежной работы и предотвращения преждевременного выхода устройства из строя. Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном направлении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Импульсный прямой ток (I_FPФизические размеры корпуса SMD светодиода приведены на подробных чертежах. Ключевые размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также расположение и размер паяемых выводов. Также предложена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного выравнивания во время оплавления. Конструкция площадок приведена для справки, и разработчики могут изменить ее на основе своих конкретных возможностей производства PCB и потребностей в тепловом режиме. Допуски на размеры корпуса обычно составляют ±0.1 мм, если не указано иное.100 мА. Этот импульсный ток (при скважности 1/10 и частоте 1 кГц) допускает кратковременные периоды более высокой яркости, но не должен использоваться для непрерывной работы.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеивать в виде тепла, рассчитываемое как произведение прямого напряжения и прямого тока.
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В. Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ESD, чтобы избежать повреждения от статического электричества.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на вывод.

3. Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 5 мА, если не указано иное. Эти параметры определяют световой выход и электрическое поведение светодиода.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 11.5 милликандел (мкд) до максимум 28.5 мкд. Типичное значение в сводной таблице не указано, но система сортировки предоставляет конкретные диапазоны.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину интенсивности при 0 градусах (на оси). Такой широкий угол обзора подходит для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов.
• Пиковая длина волны (λ_p):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, которая соответствует цвету света светодиода. Это ключевой параметр для определения цвета.
• Ширина спектра излучения (Δλ):25 нм (тип.). Определяет ширину излучаемого спектра на половине пиковой интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.7 В до 3.2 В при I_F= 5мА. Это падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (V_R) 5В.

Примечание по допускам:Сила света имеет допуск ±11%, доминирующая длина волны — допуск ±1 нм, а прямое напряжение — допуск ±0.05 В. Эти допуски учтены в системе сортировки.

4. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, отвечающие конкретным требованиям приложения к однородности.

4.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре бина (L1, L2, M1, M2) на основе измеренной силы света при I_F= 5мА.

• Бин L1:от 11.5 мкд до 14.5 мкд
• Бин L2:от 14.5 мкд до 18.0 мкд
• Бин M1:от 18.0 мкд до 22.5 мкд
• Бин M2:от 22.5 мкд до 28.5 мкд

4.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды группируются по доминирующей длине волны для контроля оттенка синего цвета.

• Группа Z:Эта группа содержит бины для синих светодиодов.
• Бин X:от 465 нм до 470 нм (слегка более короткая, потенциально зеленовато-синяя)
• Бин Y:от 470 нм до 475 нм (слегка более длинная, потенциально более чистый или глубокий синий)

4.3 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по прямому напряжению (V_F) для помощи в проектировании схем, особенно для расчета токоограничивающего резистора и проектирования источника питания.

• Группа Q:Эта группа содержит бины прямого напряжения.
• Бин 29:от 2.7 В до 2.8 В
• Бин 30:от 2.8 В до 2.9 В
• Бин 31:от 2.9 В до 3.0 В
• Бин 32:от 3.0 В до 3.1 В
• Бин 33:от 3.1 В до 3.2 В

Полный каталожный номер продукта (например, BHC-ZL1M2QY/3T) включает коды, указывающие, к каким бинам относится устройство по силе света, доминирующей длине волны и прямому напряжению.

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих, как меняются характеристики светодиода при различных рабочих условиях. Они имеют решающее значение для надежного проектирования.

5.1 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая показывает, что сила света увеличивается с ростом прямого тока, но зависимость не является идеально линейной, особенно при более высоких токах. Работа выше рекомендуемого постоянного тока увеличит световой выход, но также приведет к большему выделению тепла, что потенциально сократит срок службы и изменит цвет.

5.2 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

При увеличении температуры окружающей среды сила света светодиода уменьшается. Это фундаментальная характеристика полупроводниковых источников света. Кривая показывает снижение относительной силы света при повышении температуры от -40°C до +100°C. Конструкции для высокотемпературных сред должны учитывать это снижение.

5.3 Кривая снижения прямого тока

Для предотвращения перегрева максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая предоставляет информацию о снижении, указывая более низкие пределы I_Fпри более высоких T_aдля соблюдения номинальной рассеиваемой мощности.

5.4 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Это вольт-амперная характеристика (ВАХ) светодиодного диода. Она показывает экспоненциальную зависимость, при которой небольшое увеличение напряжения выше порога включения вызывает большое увеличение тока. Это подчеркивает критическую необходимость использования токоограничивающего устройства (например, резистора или драйвера постоянного тока), включенного последовательно со светодиодом.

5.5 Спектральное распределение

График изображает относительную излучаемую мощность в видимом спектре света с центром вокруг пиковой длины волны 468 нм и типичной шириной полосы 25 нм. Это определяет чистоту и конкретный оттенок синего света.

5.6 Диаграмма направленности излучения

Эта полярная диаграмма визуально представляет пространственное распределение света, подтверждая угол обзора 120 градусов. Она показывает, как интенсивность уменьшается под углами относительно центральной оси.

6. Механические данные и информация об упаковке

The physical dimensions of the SMD LED package are provided in detailed drawings. Key dimensions include the overall length, width, and height, as well as the placement and size of the solderable terminals. A recommended solder pad layout is also suggested to ensure a reliable solder joint and proper alignment during reflow. The pad design is for reference, and designers may modify it based on their specific PCB manufacturing capabilities and thermal management needs. Tolerances for package dimensions are typically ±0.1 mm unless otherwise noted.

Компонент имеет прозрачную (бесцветную) линзу из смолы, позволяющую синему свету от полупроводникового кристалла InGaN (нитрид индия-галлия) излучаться без цветовой фильтрации. Полярность обозначена маркировкой на корпусе, которую необходимо соблюдать при установке для обеспечения правильного электрического подключения.

7. Рекомендации по пайке, монтажу и хранению

Соблюдение этих рекомендаций имеет первостепенное значение для выхода годных изделий при сборке и долгосрочной надежности.

7.1 Требование к ограничению тока

Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое изменение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное изменение прямого тока. Резистор надежно устанавливает рабочий ток.

7.2 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги. Пакет не следует открывать до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию в производстве. Перед вскрытием условия хранения должны быть ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После вскрытия компоненты имеют "срок жизни на производстве" один год при хранении при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны в влагозащитную упаковку. Если индикатор осушителя меняет цвет или превышено время хранения, требуется термообработка (прокаливание) при 60 ±5°C в течение 24 часов для удаления влаги перед пайкой оплавлением.

7.3 Условия пайки

Устройство совместимо с процессами пайки оплавлением инфракрасным (IR) излучением и в паровой фазе. Предоставлен температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением, определяющий предварительный нагрев, время выше температуры ликвидуса (217°C), пиковую температуру (макс. 260°C в течение макс. 10 сек) и скорости охлаждения. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же светодиоде. Во время пайки не должно оказываться механическое воздействие на компонент, и PCB не должна деформироваться после процесса.

7.4 Ручная пайка и переделка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта на вывод не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (<25Вт) с интервалом не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода. Переделку после пайки светодиода настоятельно не рекомендуется. Если это абсолютно неизбежно, необходимо использовать специальный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, и влияние на характеристики светодиода должно быть проверено заранее.

8. Информация об упаковке и заказе

Продукт поставляется в стандартной 8-мм ленте на катушке диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры несущей ленты и катушки указаны для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием. Упаковка включает алюминиевый влагозащитный пакет, осушитель и этикетки. Этикетка на катушке содержит критически важную информацию, включая номер продукта (P/N), номер детали заказчика (CPN), количество в упаковке (QTY), а также конкретные коды бинов для силы света (CAT), доминирующей длины волны/цветности (HUE) и прямого напряжения (REF), вместе с номером производственной партии (LOT No).

9. Особенности проектирования приложений

9.1 Схемотехника

Основной шаг проектирования — выбор подходящего токоограничивающего резистора. Его значение рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (или конкретного бина), чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый I_Fв наихудших условиях. Мощность резистора также должна быть достаточной: P_R= (I_F)² * R. Для конструкций, требующих постоянной яркости в диапазоне температур или для нескольких светодиодов, рассмотрите возможность использования драйвера постоянного тока вместо простого резистора.

9.2 Тепловой режим

Хотя SMD светодиоды эффективны, они все же выделяют тепло. Работа при максимальном номинальном токе или близко к нему увеличит температуру p-n перехода. Высокие температуры снижают световой выход (световой спад) и могут ускорить долгосрочную деградацию. Убедитесь, что разводка PCB обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно если светодиод работает на высоких токах или используется в среде с высокой температурой окружающей среды. Следуйте кривой снижения прямого тока, приведенной в спецификации.

9.3 Оптическая интеграция

Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое излучение. Для применений, требующих более сфокусированного луча, могут потребоваться вторичная оптика, такая как линзы или световоды. Прозрачный корпус из смолы подходит для использования с внешними оптическими элементами. При проектировании световодов или рассеивателей учитывайте пространственную диаграмму направленности и спектральный выход светодиода.

10. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с традиционными светодиодами в сквозном исполнении с выводами, этот SMD светодиод предлагает решающие преимущества для современного производства: радикальное сокращение занимаемой площади на плате, пригодность для полностью автоматизированной сборки и низкий профиль, позволяющий создавать более тонкие продукты. В категории SMD светодиодов ключевыми отличительными особенностями этой конкретной модели являются сочетание относительно высокого диапазона сортировки по силе света (до 28.5 мкд при 5мА), очень широкий угол обзора 120 градусов и соответствие строгим стандартам по отсутствию галогенов и RoHS. Детальная система сортировки по интенсивности, длине волны и напряжению предоставляет разработчикам необходимую детализацию для применений, требующих высокой однородности, таких как массивы подсветки из нескольких светодиодов или группы индикаторов состояния, где соответствие цвета и яркости визуально важно.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О: Светодиоды — это диоды с нелинейной, экспоненциальной зависимостью тока от напряжения. Без резистора для ограничения тока даже небольшое избыточное напряжение вызовет неконтролируемый рост тока, что почти мгновенно разрушит светодиод из-за перегрева.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В без резистора?

О: Нет. Прямое напряжение варьируется от 2.7В до 3.2В. Источник 3.3В превышает минимальное V_F, и без резистора, чтобы погасить лишние 0.1В до 0.6В, ток будет нерегулируемым и, вероятно, превысит максимальный номинал, повредив светодиод.

В: Что означает обозначение "не содержит свинца" для пайки?

О: Это означает, что выводы устройства не содержат свинца. Это требует использования бессвинцовых (Pb-free) припоев во время сборки, которые обычно имеют более высокие температуры плавления, чем традиционный оловянно-свинцовый припой. Предоставленный температурный профиль оплавления специально разработан для этих высокотемпературных бессвинцовых процессов.

В: Как интерпретировать коды бинов в номере детали (например, ZL1M2QY)?

О: Коды соответствуют группам сортировки. Например, 'L1' или 'M2' указывает на бин силы света, 'Y' указывает на бин доминирующей длины волны (470-475нм), а 'QY', вероятно, относится к группе бинов прямого напряжения. Точное соответствие следует уточнять в подробной документации производителя по кодам бинов.

12. Примеры проектирования и применения

Пример 1: Подсветка переключателей автомобильной приборной панели:Группа из 5-10 таких светодиодов используется для подсветки различных кнопок и ручек. Разработчик выбирает светодиоды из одного бина силы света (например, M1) и одного бина доминирующей длины волны (например, Y), чтобы обеспечить равномерный цвет и яркость на всех переключателях. Широкий угол обзора 120° гарантирует видимость подсветки с места водителя. Светодиоды питаются консервативным током 10мА через стабилизатор постоянного тока, интегрированный в модуль управления приборной панелью, для поддержания стабильной яркости, несмотря на колебания в 12-вольтовой электрической системе автомобиля.

Пример 2: Панель индикаторов состояния на промышленном оборудовании:Один светодиод используется в качестве индикатора "питание включено" на заводском оборудовании. Проектируется простая схема с шиной питания 5В, токоограничивающим резистором, рассчитанным на работу при 15мА (используя макс. V_F3.2В: R = (5-3.2)/0.015 = 120Ω), и светодиодом. Яркий синий свет хорошо виден в хорошо освещенной промышленной среде. Корпус SMD позволяет разместить его непосредственно на основной управляющей PCB, экономя место и затраты на сборку по сравнению с панельным светодиодом в сквозном исполнении.

13. Принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым фотонным устройством. Его сердцевина — это кристалл из материалов InGaN (нитрид индия-галлия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода, электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Эти носители заряда рекомбинируют, и энергия, высвобождаемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны полупроводника, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий. Прозрачная эпоксидная смола защищает хрупкий полупроводниковый кристалл, действует как линза для формирования светового потока и обеспечивает механическую стабильность.

14. Технологические тренды

Разработка SMD светодиодов, таких как серия 19-218, является частью общей тенденции в электронике к миниатюризации, увеличению функциональности на единицу площади и автоматизированному крупносерийному производству. Достижения в области полупроводниковых материалов, особенно в эффективности и цветовом диапазоне синих и белых светодиодов на основе InGaN, были основным драйвером. Будущие тенденции в этом классе компонентов могут включать дальнейшее увеличение световой отдачи (больше светового потока на ватт), улучшение постоянства цвета и цветопередачи, интеграцию встроенной управляющей схемы (становясь "умными" светодиодами), а также корпуса, разработанные для еще более высокой плотности мощности и лучшего теплового режима. Стремление к устойчивому развитию продолжает стимулировать исключение опасных веществ и повышение энергоэффективности на протяжении всего жизненного цикла.