Техническая спецификация SMD светодиода 12-21/GHC-YR2S2/2C - Ярко-зеленый - 3.5В - 20мА

1. Обзор продукта

12-21/GHC-YR2S2/2C — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для современных компактных электронных устройств. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами, предлагая существенные преимущества с точки зрения использования площади платы, эффективности сборки и миниатюризации системы в целом. Его ключевое преимущество заключается в чрезвычайно малых габаритах, что напрямую способствует более высокой плотности компоновки на печатных платах (ПП), снижению требований к хранению и, в конечном итоге, созданию более компактного и легкого конечного оборудования. Легкий корпус делает его особенно подходящим для применений, где вес и пространство являются критическими ограничениями.

Этот светодиод классифицируется как монохромный, излучающий ярко-зеленый свет. Он изготовлен на основе кристалла из нитрида индия-галлия (InGaN), инкапсулированного в прозрачную смолу. Эта комбинация отвечает за его специфические оптические характеристики. Продукт полностью соответствует современным экологическим и стандартам безопасности: не содержит свинца (Pb-free), соответствует регламенту ЕС REACH и классифицируется как не содержащий галогенов, со строгими ограничениями по содержанию брома (Br) и хлора (Cl).

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эксплуатация прибора за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению. Параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может повредить полупроводниковый переход.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В. Это указывает на чувствительность прибора к статическому электричеству; обязательны процедуры защиты от ESD.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Гарантируется работа прибора в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Прибор выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд. При ручной пайке температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой выход и электрическое поведение в нормальных рабочих условиях, обычно при I_F= 20 мА и Ta = 25°C.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 140 мкд до максимум 285 мкд, с типичным допуском ±11%. Это измеряет воспринимаемую яркость источника света.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично). Этот широкий угол обзора делает светодиод подходящим для применений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (типично). Это длина волны, на которой оптическое излучение наиболее интенсивно.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 520 нм до 535 нм, с допуском ±1 нм. Эта длина волны наиболее тесно коррелирует с воспринимаемым цветом (зеленый).
• Спектральная ширина (Δλ):35 нм (типично). Это указывает на разброс излучаемых длин волн вокруг пика.
• Прямое напряжение (V_F):Типично 3.5 В, максимум 4.3 В при 20 мА, с допуском ±0.1 В. Это падение напряжения на светодиоде при работе.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R= 5 В. Это небольшой ток утечки при обратном смещении прибора.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности яркости и цвета светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе измеренных параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три группы (R2, S1, S2) на основе измеренной силы света при I_F= 20 мА.

• Группа R2:от 140 мкд (Мин.) до 180 мкд (Макс.)
• Группа S1:от 180 мкд (Мин.) до 225 мкд (Макс.)
• Группа S2:от 225 мкд (Мин.) до 285 мкд (Макс.)

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля оттенка зеленого.

• Группа X:от 520 нм (Мин.) до 525 нм (Макс.)
• Группа Y:от 525 нм (Мин.) до 530 нм (Макс.)
• Группа Z:от 530 нм (Мин.) до 535 нм (Макс.)

Конкретные коды групп (например, YR2S2 в номере детали) указывают на комбинацию групп длины волны и интенсивности для данного изделия, что позволяет разработчикам выбирать светодиоды с близко совпадающими характеристиками для однородного внешнего вида в многосветодиодных массивах.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные электрооптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, они обычно включают следующие зависимости, критически важные для проектирования:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает, как напряжение увеличивается с током. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает стабильную работу в пределах указанного V_F range.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Показывает, как световой выход увеличивается с током, вплоть до максимального значения. Это подчеркивает важность регулирования тока, а не напряжения, для управления яркостью.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Обычно показывает снижение светового выхода при повышении температуры. Это критически важно для применений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром вокруг пика 518 нм и шириной 35 нм, подтверждающий излучение чистого зеленого цвета.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 12-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм, с общим допуском ±0.1 мм, если не указано иное) включают общую длину, ширину и высоту. Корпус имеет два анодных/катодных вывода на нижней стороне для поверхностного монтажа. Конструкция включает четкую маркировку полярности (обычно выемка или зеленая точка на стороне катода) для обеспечения правильной ориентации при сборке. Точный чертеж размеров предоставляет критически важную информацию для проектирования контактных площадок на ПП, чтобы обеспечить правильную пайку и механическую стабильность.

5.2 Упаковка для транспортировки и хранения

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке для предотвращения повреждения от влажности окружающей среды, что критически важно для соответствия уровню чувствительности к влаге (MSL). Они загружены в несущую ленту шириной 8 мм, которая затем наматывается на катушку диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка включает осушитель и герметично запаяна в алюминиевый влагозащитный пакет. На этикетке пакета содержится основная информация для прослеживаемости и идентификации, включая номер изделия (P/N), количество (QTY) и конкретные коды групп для силы света (CAT), доминирующей длины волны/оттенка (HUE) и прямого напряжения (REF).

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Критически важные меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторабсолютно обязателен. Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, и незначительные вариации могут вызвать большое, разрушительное увеличение тока, если он питается непосредственно от источника напряжения.
• Хранение и обращение:Пакет не следует открывать до готовности к использованию. Перед открытием хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После открытия "время жизни на производстве" составляет 168 часов при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны с осушителем. При превышении условий хранения требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов.
• Пайка оплавлением:Указан бессвинцовый температурный профиль. Ключевые параметры включают предварительный нагрев между 150-200°C в течение 60-120с, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150с и пиковую температуру не выше 260°C максимум в течение 10 секунд. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.
• Ручная пайка:При необходимости используйте паяльник с температурой жала ≤350°C, мощностью ≤25Вт и ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод. Обеспечьте интервал охлаждения не менее 2 секунд между выводами. Избегайте механических нагрузок на корпус во время нагрева.
• Ремонт:Ремонт после пайки крайне не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный паяльник с двойным жалом для одновременного нагрева обоих выводов, предотвращая механические нагрузки. Влияние на характеристики светодиода должно быть проверено заранее.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для подсветки индикаторов на автомобильных панелях приборов, панелях управления, переключателях и кнопках благодаря малому размеру и яркому свечению.
• Телекоммуникационное оборудование:Используется в качестве индикаторов состояния и подсветки клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и сетевом оборудовании.
• Подсветка ЖК-панелей:Подходит для плоской подсветки за небольшими ЖК-дисплеями, символами или легендами.
• Общее индикаторное применение:Универсальный компонент для индикаторов включения питания, сигнальных ламп и декоративной подсветки в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

7.2 Особенности проектирования

• Схема управления:Всегда используйте драйвер постоянного тока или источник напряжения с последовательным резистором. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fследует принимать как максимальное значение (4.3В) для надежной конструкции.
• Тепловой режим:Несмотря на низкую мощность, обеспечьте на ПП адекватный теплоотвод, особенно если несколько светодиодов сгруппированы или работают при высоких температурах окружающей среды, так как нагрев снижает световой выход и срок службы.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую видимость. Для создания сфокусированного луча могут потребоваться внешние линзы или световоды.
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод находится в месте, доступном пользователю, так как рейтинг 150В HBM указывает на умеренную чувствительность.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми корпусами светодиодов для монтажа в отверстия (например, 3мм или 5мм), формат SMD 12-21 предлагает решающие преимущества:

• Размер и плотность:Значительно меньше, что позволяет реализовать современные миниатюрные конструкции, невозможные с компонентами для монтажа в отверстия.
• Стоимость и скорость сборки:Полностью совместим с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки и пайки оплавлением, что сокращает время и стоимость сборки по сравнению с ручной установкой и пайкой.
• Стабильность параметров:Технология производства SMD и процесс сортировки обычно обеспечивают более стабильные оптические и электрические параметры от партии к партии.
• Надежность:Прочная конструкция и поверхностный монтаж могут обеспечить лучшую устойчивость к вибрации и механическим ударам.

В категории SMD светодиодов конкретная комбинация ярко-зеленого цвета (благодаря InGaN), широкого угла обзора и детальной системы сортировки как по интенсивности, так и по длине волны делает эту деталь подходящей для применений, требующих цветовой однородности и равномерной яркости среди нескольких изделий.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему необходим последовательный резистор, если указано прямое напряжение?

А: Прямое напряжение — это характеристика диода, а не стабильная рабочая точка. Оно незначительно варьируется от образца к образцу (допуск) и уменьшается с ростом температуры. Подключение его непосредственно к источнику напряжения, даже немного превышающему его V_F, может вызвать неконтролируемый рост тока (тепловой пробой), приводящий к немедленному выходу из строя. Резистор обеспечивает линейное, стабильное ограничение тока.

В: Что означают коды групп (YR2S2) и почему они важны?

А: Коды определяют точную подгруппу характеристик светодиода. 'Y' указывает на группу доминирующей длины волны (525-530нм), 'R2' и 'S2' — группы силы света. Для применений, использующих несколько светодиодов (например, массив или подсветку), заказ деталей с одинаковым кодом группы обеспечивает визуально однородный цвет и яркость, что критически важно для качества продукта.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 5В?

А: Да, но вы должны использовать токоограничивающий резистор. Например, для целевого тока I_F=20мА при наихудшем случае V_F= 4.3В: R = (5В - 4.3В) / 0.020А = 35 Ом. Следует выбрать ближайшее стандартное значение (33 или 39 Ом) и рассчитать мощность резистора (P = I²R).

В: Насколько критичны инструкции по хранению и прогреву?

А: Очень критичны. Корпуса SMD могут поглощать влагу из воздуха. Во время пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или эффект "попкорна", который раскалывает корпус и разрушает светодиод. Следование процедурам хранения и прогрева предотвращает этот вид отказа.

10. Ограничения применения и отказ от ответственности

Данный продукт предназначен для общего применения в качестве индикаторов и подсветки в коммерческой и промышленной электронике. Он явно не сертифицирован и не рекомендуется для использования в высоконадежных или критически важных для безопасности системах без предварительной консультации и квалификации. К таким системам относятся, но не ограничиваются:

• Военное, аэрокосмическое или авиационное оборудование.
• Автомобильные системы безопасности (например, стоп-сигналы, индикаторы подушек безопасности).
• Медицинское оборудование для поддержания жизни или диагностики.

Для этих применений требуются другие продукты с расширенным температурным диапазоном, более высоким уровнем надежности и другими стандартами квалификации. Работоспособность гарантируется только для отдельного компонента в условиях, указанных в данном документе. Использование продукта вне этих спецификаций аннулирует любые гарантии производительности или надежности.