Техническая спецификация SMD светодиода 18-225/B6R6C-C01/3T - Размер 1.6x0.8x0.7мм - Напряжение 2.0-3.3В - Мощность 60-150мВт - Синий и Красный

1. Обзор продукта

Серия 18-225 представляет собой компактное решение на основе поверхностно-монтируемых светодиодов, разработанное для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надёжности. Данная серия предлагается в двух цветовых вариантах: синий светодиод на основе технологии чипа InGaN и ярко-красный светодиод на основе технологии чипа AlGaInP. Основная концепция разработки сосредоточена на уменьшении занимаемой площади на печатной плате (ПП), повышении плотности монтажа компонентов и, в конечном итоге, на создании более компактного и лёгкого оборудования для конечного пользователя.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Устройство обладает рядом ключевых особенностей, повышающих его удобство использования и производительность в условиях автоматизированного производства. Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным оборудованием для автоматического монтажа. Компонент сертифицирован для использования в процессах пайки оплавлением как инфракрасным (ИК), так и парофазным методом, которые широко распространены в массовом производстве электроники. Конструкция является одноцветной, не содержит свинца (Pb-free) и соответствует основным экологическим директивам, включая RoHS ЕС, регламент REACH и требования по отсутствию галогенов (содержание брома <900 ppm, хлора <900 ppm, их сумма <1500 ppm). Небольшие размеры и малый вес данного SMD-корпуса делают его идеальным выбором для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

1.2 Целевые области применения

Универсальность серии светодиодов 18-225 позволяет использовать их в широком спектре приложений. Типичные области применения включают подсветку приборных панелей и мембранных переключателей. В телекоммуникационном оборудовании они эффективно служат в качестве индикаторов состояния и подсветки клавиатуры в таких устройствах, как телефоны и факсимильные аппараты. Также они подходят для обеспечения плоской, равномерной подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), легенд переключателей и символов. Наконец, их универсальные характеристики делают их надёжным выбором для множества других задач индикации и освещения в потребительской, промышленной и автомобильной электронике.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Предельно допустимые параметры

Работа устройства за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению. Максимальное обратное напряжение (V_R) для обоих цветовых вариантов составляет 5 В. Номинальный постоянный прямой ток (I_F) для светодиодов B6 (синий) и R6 (красный) составляет 25 мА. Для импульсного режима работы пиковый прямой ток (I_FP) при скважности 1/10 и частоте 1 кГц составляет 100 мА для B6 и 60 мА для R6. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 150 мВт для B6 и 60 мВт для R6. Напряжение устойчивости к электростатическому разряду (ESD) по модели человеческого тела (HBM) составляет 150 В для B6 и значительно более высокие 2000 В для R6. Диапазон рабочих температур (T_opr) составляет от -40°C до +85°C, в то время как диапазон температур хранения (T_stg) немного шире: от -40°C до +90°C. Устройство выдерживает температуру пайки 260°C в течение 10 секунд при оплавлении или 350°C в течение 3 секунд при ручной пайке.

2.2 Электрооптические характеристики

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 5 мА, если не указано иное. Типичная сила света (I_v) для B6 и R6 составляет 28.5 мкд, минимальная — 18.0 мкд. Угол обзора (2θ_1/2) обычно составляет 120 градусов. Для синего светодиода (B6) пиковая длина волны (λ_p) равна 468 нм, а доминирующая длина волны (λ_d) — 470 нм, при ширине спектра (Δλ) 35 нм. Для красного светодиода (R6) пиковая длина волны составляет 632 нм, доминирующая — 624 нм, а ширина спектра — 20 нм. Прямое напряжение (V_F) для B6 находится в диапазоне от 2.7В до 3.7В (типично 3.3В), а для R6 — от 1.7В до 2.4В (типично 2.0В). Максимальный обратный ток (I_R) при V_R=5В составляет 50 мкА для B6 и 10 мкА для R6. Важные примечания включают допуск по силе света ±11%, допуск по доминирующей длине волны ±1 нм и допуск по прямому напряжению ±0.10В. Тестирование обратного напряжения предназначено только для характеристики; устройство не должно работать в режиме обратного смещения.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлен комплекс характеристических кривых для обоих типов светодиодов, которые необходимы для проектирования схем и управления тепловым режимом.

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

Вольт-амперные характеристики иллюстрируют зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нём. Эти кривые нелинейны, что типично для диодного поведения. Для синего светодиода B6 напряжение резко возрастает после превышения примерно 2.7В. Для красного светодиода R6 это включение происходит около 1.7В. Конструкторы используют эти кривые для выбора подходящих токоограничивающих резисторов, чтобы обеспечить стабильную работу при требуемом токе накачки.

3.2 Зависимость силы света от прямого тока

Эти графики показывают, как световой поток увеличивается с ростом тока накачки. Зависимость, как правило, линейна в рекомендуемом рабочем диапазоне, но насыщается при очень высоких токах. Эти данные имеют решающее значение для определения необходимого тока накачки для достижения заданного уровня яркости.

3.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Эти кривые демонстрируют тепловую зависимость светового потока. Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения номинальных параметров жизненно важно для приложений, работающих в широком диапазоне температур или в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы обеспечить стабильные показатели яркости.

3.4 Кривая снижения номинального прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Чтобы предотвратить перегрев и обеспечить долгосрочную надёжность, ток накачки должен быть уменьшен при работе при повышенных температурах. Кривая предоставляет необходимые рекомендации для этого теплового снижения номинала.

3.5 Спектральное распределение

Спектральные графики отображают относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны. Синий светодиод B6 показывает основной пик около 468 нм. Красный светодиод R6 показывает основной пик около 632 нм. Ширина этих пиков, указанная параметром спектральной ширины, влияет на чистоту цвета излучаемого света.

3.6 Диаграмма направленности излучения

Полярные диаграммы направленности изображают пространственное распределение интенсивности света. Типичный угол обзора 120 градусов подтверждается этими диаграммами, которые показывают угловую ширину, при которой сила света падает до половины своего пикового значения (на оси). Эта информация является ключевой для оптического проектирования, определяя, как свет будет восприниматься или собираться.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод 18-225 имеет компактный корпус для поверхностного монтажа. Ключевые размеры включают длину корпуса 1.6 мм, ширину 0.8 мм и высоту 0.7 мм (с допуском ±0.1 мм). Компонент имеет низкий профиль с типичной толщиной 0.5 мм. В спецификации представлены подробные виды сверху, сбоку и снизу со всеми критическими размерами. Полярность указывается маркировкой катода на корпусе.

4.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок (footprint) для проектирования ПП. Размеры контактных площадок даны в качестве справочных: обычно 0.8 мм на 0.8 мм для анодной и катодной площадок с зазором 0.4 мм между ними. В документации явно указано, что это рекомендуемая конфигурация, и её следует корректировать в зависимости от индивидуальных производственных процессов, материала ПП и тепловых требований. Следование этим рекомендациям способствует формированию надёжных паяных соединений и правильному отводу тепла во время оплавления.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой пайки рекомендуется определённый температурный профиль. Зона предварительного нагрева должна повышаться от комнатной температуры до 150-200°C за 60-120 секунд. Время выше температуры ликвидуса припоя (217°C) должно поддерживаться в течение 60-150 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время в пределах 5°C от этого пика должно быть ограничено максимум 10 секундами. Максимальная скорость нагрева до пика составляет 6°C в секунду, а максимальная скорость охлаждения от пика — 3°C в секунду. Критически важно, чтобы пайка оплавлением не выполнялась более двух раз на одном и том же устройстве, чтобы избежать теплового повреждения внутреннего кристалла и проводных соединений.

5.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения влаги из окружающей среды. Не вскрытый пакет должен храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности (RH) 90% или ниже. После вскрытия пакета компоненты имеют "срок годности на открытом воздухе" 1 год при хранении в условиях 30°C/60%RH или ниже. Любые неиспользованные устройства должны быть повторно запечатаны в влагонепроницаемую упаковку. Если индикатор осушителя показывает насыщение или превышено время хранения, требуется обработка выпеканием при 60 ±5°C в течение 24 часов, прежде чем компоненты можно будет подвергать пайке оплавлением, чтобы предотвратить "вспучивание" или расслоение.

5.3 Критически важные меры предосторожности при использовании

Защита от перегрузки по току:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Внешний токоограничивающий резистор, включённый последовательно со светодиодом, обязателен. Даже небольшое увеличение прямого напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока, если он не ограничен должным образом. Конструкция схемы должна учитывать допуск по напряжению источника питания и вариацию прямого напряжения светодиода.

Обращение:Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), особенно для варианта B6, который имеет более низкий рейтинг ESD.

6. Информация об упаковке и заказе

6.1 Спецификации катушки и ленты

Компоненты поставляются в формованной несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные размеры карманов несущей ленты, покровной ленты и ступицы катушки для обеспечения совместимости с автоматическим питающим оборудованием.

6.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых идентификаторов: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта производителя (P/N), количество упаковки (QTY) и номер партии (LOT No.). Она также включает информацию о сортировке по критическим параметрам: ранг силы света (CAT), ранг цветовых координат и доминирующей длины волны (HUE) и ранг прямого напряжения (REF). Эта сортировка позволяет выбирать светодиоды с близко сгруппированными характеристиками для приложений, требующих согласованности цвета или яркости.

7. Соображения по проектированию приложений

7.1 Проектирование схемы

Основная задача проектирования — рассчитать значение последовательного резистора (R_s). Формула: R_s = (V_питания - V_F) / I_F, где V_F — прямое напряжение светодиода при требуемом токе I_F. Номинальная мощность резистора должна быть достаточной: P_резистора = (I_F)^2 * R_s. Конструкторы должны использовать максимальное значение V_F из спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный номинал даже в наихудших условиях. Например, для питания красного светодиода R6 током 20 мА от источника 5В: используя макс. V_F=2.4В, R_s = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Будет выбран ближайший стандартный номинал (например, 130 или 120 Ом), и проверена его номинальная мощность.

7.2 Тепловое управление

Хотя корпус мал, эффективное тепловое управление всё равно важно для долговечности и стабильности выходных параметров. Мощность, рассеиваемая в светодиоде, составляет P_светодиода = V_F * I_F. Это тепло должно отводиться через контактные площадки в медный слой ПП. Использование рекомендуемых или больших размеров контактных площадок и их соединение с полигонами меди (тепловыми перемычками) может значительно улучшить теплоотвод, особенно при работе на более высоких токах или в тёплых условиях.

7.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для приложений, требующих широкого, рассеянного освещения. Для более направленного света могут использоваться вторичная оптика, такая как линзы или световоды. Данные о размерах корпуса и диаграмме направленности необходимы для проектирования этих оптических элементов.

8. Техническое сравнение и руководство по выбору

Серия 18-225 предлагает две различные технологии в одном форм-факторе корпуса. Синий светодиод B6 (InGaN) обеспечивает более короткую длину волны, более высокое прямое напряжение и более высокую способность к рассеиванию мощности, но имеет более низкую устойчивость к ESD. Ярко-красный светодиод R6 (AlGaInP) предлагает более длинную длину волны, более низкое прямое напряжение и превосходную устойчивость к ESD, но имеет более низкую максимальную рассеиваемую мощность. Выбор между ними в первую очередь определяется требуемым цветом. Для приложений, где оба цвета могут использоваться на одной плате, различные прямые напряжения требуют отдельных расчётов токоограничивающих резисторов для каждого цветового канала, чтобы добиться равномерного тока и, следовательно, контролируемой яркости.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода GPIO микроконтроллера?

О: Как правило, нет. Большинство выводов микроконтроллеров не могут выдавать или принимать типичный рабочий ток этих светодиодов 20-25 мА. Требуется внешний токоограничивающий резистор и часто транзисторный драйвер.

В: Почему рейтинг ESD разный для синей и красной версий?

О: Разница проистекает из присущих материальных свойств полупроводниковых чипов InGaN (синий) и AlGaInP (красный). Структуры AlGaInP, как правило, более устойчивы к электростатическому разряду.

В: Что означает цвет смолы "водянисто-прозрачный"?

О: Это указывает на то, что инкапсулирующая линза светодиода прозрачна, не рассеивает и не окрашена. Это позволяет излучать истинный цвет кристалла (синий или красный), что часто приводит к более высокой воспринимаемой яркости и более насыщенному цвету по сравнению с рассеивающим корпусом.

В: Как интерпретировать коды сортировки (CAT, HUE, REF) на этикетке?

О: Эти коды соответствуют определённым диапазонам силы света, доминирующей длины волны/цветности и прямого напряжения соответственно. Они позволяют производителям группировать светодиоды со схожими характеристиками. Для критических приложений обратитесь к подробному документу производителя по сортировке, чтобы выбрать подходящий код для ваших нужд.