Техническая документация SMD светодиода 18-225A/R6GHW-B01/3T - Корпус 3.2x1.6x1.3мм - Напряжение 2.0В/3.3В - Яркий красный/зеленый

1. Обзор продукта

Серия 18-225A представляет собой компактное, высокопроизводительное решение на основе светодиодов для поверхностного монтажа (SMD). Данная документация охватывает два основных варианта материала чипа: R6 (AlGaInP) для яркого красного свечения и GH (InGaN) для яркого зеленого свечения. Прибор упакован в белый рассеивающий компаунд. Его ключевое преимущество заключается в значительно уменьшенной занимаемой площади по сравнению с традиционными светодиодами в корпусе с выводами, что позволяет достичь более высокой плотности размещения на печатных платах, сократить требования к складскому пространству и, в конечном счете, способствует миниатюризации конечного оборудования. Легкая конструкция также делает его идеальным для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные 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 (для R6 и GH). Превышение этого значения может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):25 мА (постоянный ток для R6 и GH).
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА для R6, 100 мА для GH. Указано для скважности 1/10 и частоты 1 кГц, подходит для импульсного режима работы.
• Power Dissipation (P_dРассеиваемая мощность (P):
• 60 мВт для R6, 95 мВт для GH. Это максимально допустимая мощность, которую корпус может рассеять без превышения его тепловых пределов.Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):
• 2000 В для R6, 150 В для GH. Вариант GH (InGaN) более чувствителен к ESD, что требует более строгих мер предосторожности при обращении._oprРабочая температура (T):
• -40°C до +85°C. Это определяет диапазон температуры окружающей среды для надежной работы._{Температура хранения (T}):-40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_):Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C, максимум 10 секунд. Ручная пайка: 350°C, максимум 3 секунды.Reflow soldering: 260°C peak for 10 seconds maximum. Hand soldering: 350°C for 3 seconds maximum.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при Ta=25°C и стандартном испытательном токе I_F=10мА, если не указано иное. Они определяют световой выход и электрическое поведение светодиода.

• Сила света (I_v):R6: 28.5 до 72.0 мкд (тип.). GH: 72.0 до 180 мкд (тип.). Чип GH обеспечивает значительно более высокую силу света при тех же условиях питания.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Этот широкий угол обзора характерен для корпуса с белым рассеивающим компаундом, обеспечивая диаграмму направленности, близкую к ламбертовской, что подходит для освещения площадей и индикаторов.
• Пиковая длина волны (λ_p):R6: 632 нм (тип.). GH: 518 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):R6: 615-625 нм. GH: 520-535 нм. Это воспринимаемая человеческим глазом длина волны цвета светодиода. Допуск составляет ±1нм.
• Ширина спектра излучения (Δλ):R6: 20 нм (тип.). GH: 35 нм (тип.). Это указывает на спектральную чистоту; меньшая ширина означает более насыщенный цвет.
• Прямое напряжение (V_F):R6: 1.7-2.4 В (Тип. 2.0В). GH: 2.7-3.7 В (Тип. 3.3В). Падение напряжения является функцией ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Допуск составляет ±0.10В.
• Обратный ток (I_R):R6: 10 мкА макс. при V_R=5В. GH: 50 мкА макс. при V_R=5В.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются (биннируются) на основе ключевых оптических параметров для обеспечения однородности в пределах производственной партии и для целей проектирования.

3.1 Сортировка по силе света

R6 (Красный):

• Бин N: 28.5 - 45.0 мкд
• Бин P: 45.0 - 72.0 мкд

GH (Зеленый):

• Бин Q1: 72.0 - 90.0 мкд
• Бин Q2: 90.0 - 112 мкд
• Бин R1: 112 - 140 мкд
• Бин R2: 140 - 180 мкд

Допуск для силы света составляет ±11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (только GH зеленый)

Зеленые светодиоды дополнительно сортируются по доминирующей длине волны для контроля однородности цвета.

• Бин 1: 520 - 525 нм
• Бин 2: 525 - 530 нм
• Бин 3: 530 - 535 нм

Допуск для доминирующей длины волны составляет ±1нм.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Характеристики R6 (AlGaInP красный)

Представленные кривые иллюстрируют ключевые зависимости:

• Прямой ток vs. Прямое напряжение (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока и слегка уменьшается с повышением температуры.
• Сила света vs. Прямой ток:Световой выход линейно увеличивается с током в нормальном рабочем диапазоне до наступления эффектов насыщения.
• Сила света vs. Температура окружающей среды:Световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды из-за снижения внутренней квантовой эффективности и увеличения безызлучательной рекомбинации. Этот учет снижения мощности критически важен для теплового менеджмента.
• Кривая снижения прямого тока:Определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Ток должен быть уменьшен при более высоких температурах, чтобы оставаться в пределах лимита рассеиваемой мощности.
• Спектральное распределение:Показывает пик излучения около 632 нм с типичной шириной 20 нм.
• Диаграмма направленности:Изображает пространственное распределение интенсивности, подтверждая широкий угол обзора 130 градусов с почти ламбертовской диаграммой.

4.2 Характеристики GH (InGaN зеленый)

Кривые GH показывают аналогичные зависимости, но с другими количественными значениями:

• Более высокое прямое напряжение (тип. 3.3В против 2.0В для R6).
• Иная температурная зависимость силы света и прямого напряжения.
• Спектр с центром около 518 нм с более широкой полосой 35 нм.
• Иной профиль снижения прямого тока из-за другого номинала рассеиваемой мощности (95 мВт против 60 мВт).

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD имеет следующие ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное):

• Длина: 3.2 мм
• Ширина: 1.6 мм
• Высота: 1.3 мм ±0.2 мм
• Ширина вывода: 0.4 мм ±0.15 мм
• Длина вывода: 0.7 мм ±0.1 мм
• Шаг выводов: 1.6 мм

5.2 Идентификация полярности и дизайн контактных площадок

Катод помечен. Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок с размерами: ширина площадки 0.8мм, длина 0.8мм, зазор между площадками 0.4мм. Это рекомендация; дизайн контактных площадок должен быть оптимизирован на основе конкретного процесса производства печатных плат и тепловых требований. В документе подчеркивается, что размеры площадок могут быть изменены в соответствии с индивидуальными потребностями.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Процесс пайки

Прибор совместим с процессами пайки оплавлением в инфракрасной и паровой фазе. Указан профиль бессвинцовой пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев: 150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C): 60-150 секунд.
• Пиковая температура: 260°C максимум.
• Время в пределах 5°C от пика: 10 секунд максимум.
• Скорость нагрева: 3°C/сек максимум.
• Скорость охлаждения: 6°C/сек максимум.

Критические замечания:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Во время нагрева не должно оказываться механическое воздействие на корпус светодиода. Плата не должна деформироваться после пайки.

6.2 Хранение и чувствительность к влажности

Компоненты упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности.
• После вскрытия:"Время жизни на производстве" составляет 1 год при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны в влагозащитную упаковку.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя изменил цвет или превышено время хранения, перед использованием необходимо прогреть при 60±5°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время пайки оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и транспортной ленты

Светодиоды поставляются на 7-дюймовых катушках в эмбоссированной транспортной ленте шириной 8мм. Количество на катушке составляет 3000 штук. Подробные размеры катушки и транспортной ленты приведены в техническом описании.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит несколько кодов:

• P/N: Номер изделия (например, 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY: Количество упаковки.
• CAT: Ранг силы света (код бина, например, P, R1).
• HUE: Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (например, Бин 2).
• REF: Ранг прямого напряжения.
• LOT No: Прослеживаемый номер партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано в техническом описании:

• Подсветка автомобильных приборных панелей и переключателей.
• Телекоммуникационное оборудование: Индикаторы состояния и подсветка клавиатур в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Плоская подсветка для небольших ЖК-дисплеев, переключателей и символов.
• Универсальные индикаторы и сигнальные лампы в потребительской электронике, промышленных системах управления и бытовой технике.

8.2 Критические аспекты проектирования

Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторабсолютно обязателен. Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и узкий допуск. Небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока. Номинал резистора должен быть рассчитан на основе напряжения питания (V_CC), типичного прямого напряжения светодиода (V_F) и желаемого прямого тока (I_F): R = (V_CC- V_F) / I_F. Тепловой менеджмент:Несмотря на малые размеры SMD-прибора, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 95мВт для GH), особенно при высоких температурах окружающей среды. Соблюдайте кривую снижения прямого тока. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на плате (используя дизайн тепловой площадки) для отвода тепла от p-n перехода светодиода.Защита от ESD:Внедрите стандартные процедуры обращения с ESD, особенно для более чувствительного варианта GH (InGaN). Рассмотрите возможность использования устройств защиты от ESD на чувствительных линиях, если светодиод находится в зоне, доступной пользователю.

9. Техническое сравнение и отличия

Серия 18-225A предлагает явное преимущество перед более крупными светодиодами в корпусах для сквозного монтажа с точки зрения занимаемой площади на плате и совместимости с автоматизированной сборкой. В рамках сегмента SMD светодиодов ее ключевыми отличительными особенностями являются:

• Широкий угол обзора (130°):Белый рассеивающий компаунд обеспечивает очень широкую и равномерную диаграмму направленности, идеально подходящую для применений, требующих широкоугольной видимости, а не сфокусированного луча.
• Два варианта материала чипа:Предложение как AlGaInP (R6), так и InGaN (GH) в одном форм-факторе корпуса обеспечивает гибкость проектирования для пар индикаторов красный/зеленый или многоцветных применений.
• Детальная сортировка:Наличие нескольких бинов по силе света и длине волны позволяет разработчикам выбирать компоненты для применений, требующих строгой однородности яркости или цвета.
• Надежная совместимость с пайкой оплавлением:Четко определенные профили бессвинцовой пайки оплавлением и информация об обращении с учетом чувствительности к влаге поддерживают современные процессы массового производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника логического напряжения 5В или 3.3В?О:No.Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 5В и зеленом светодиоде (V_F~3.3В) при I_F=20мА: R = (5В - 3.3В) / 0.020А = 85 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 82 или 100 Ом) и проверьте фактический ток и рассеиваемую мощность.

В2: Почему стойкость к ESD у зеленого светодиода (GH) ниже, чем у красного (R6)?О: Это фундаментальное свойство материала. Светодиоды на основе InGaN (синие, зеленые, белые), как правило, имеют более низкие напряжения стойкости к ESD по сравнению со светодиодами на основе AlGaInP (красные, янтарные). Это требует более осторожного обращения с зеленым вариантом.

В3: Что означает "белый рассеивающий" цвет компаунда для светового потока?О: Рассеивающий компаунд рассеивает свет, излучаемый чипом, создавая более широкий, более равномерный угол обзора (130°) и придавая неработающему светодиоду белый вид. Он смягчает световой поток, делая его менее точечным и более подходящим для подсветки панелей.

В4: Как интерпретировать коды бинов при заказе?О: Укажите требуемые коды бинов CAT (яркость) и HUE (цвет для зеленого) на основе допуска вашего применения к вариациям яркости и цветового сдвига. Для некритичных индикаторов может быть приемлем и экономически эффективен более широкий бин. Для массивов подсветки, где однородность является ключевой, указание узкого бина крайне важно.

11. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование компактной панели управления с многостатусными индикаторами.Требования:Красный для "Неисправность", Зеленый для "Готов". Пространство крайне ограничено. Индикаторы должны быть четко видны под широким углом. Процесс сборки использует автоматизированную установку SMD-компонентов и пайку оплавлением.Реализация решения:

1. Выбор компонентов:Использовать 18-225A/R6 для красного и 18-225A/GH для зеленого. Идентичный форм-фактор 3.2x1.6мм упрощает разводку печатной платы.
2. Проектирование схемы:Для системной шины 3.3В:
   • Красный светодиод: R = (3.3В - 2.0В) / 0.010А = 130 Ом. Использовать резистор 130Ω или 120Ω. Мощность на R: (1.3В^2)/130Ω ≈ 13мВт.
   • Зеленый светодиод: R = (3.3В - 3.3В) / 0.010А = 0 Ом. Это проблематично. Напряжение питания 3.3В находится на уровне типичного V_Fзеленого светодиода, не оставляя запаса по напряжению для резистора. Решение: а) Использовать меньший ток (например, 5мА), б) Использовать более высокое напряжение питания для цепи светодиода, или в) Использовать драйвер постоянного тока.
3. Разводка печатной платы:Разместите светодиоды ближе к краю панели. Используйте рекомендуемые или слегка увеличенные контактные площадки, соединенные с небольшим полигоном меди для отвода тепла. Убедитесь, что маркировка полярности на шелкографии соответствует метке катода на светодиоде.
4. Производство:Запрограммируйте установочную машину на размер корпуса 3.2x1.6мм. Точно следуйте указанному профилю пайки оплавлением. Храните вскрытые катушки в сухих шкафах, если они не используются немедленно.
5. Сортировка:Для этой панели с несколькими одинаковыми индикаторами укажите единый бин яркости (например, CAT P для красного, CAT R1 для зеленого), чтобы обеспечить однородный внешний вид всех элементов.

12. Введение в принцип работы технологии

Светодиоды — это полупроводниковые диоды, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активной области.

• R6 (AlGaInP):Фосфид алюминия-галлия-индия — это система материалов, используемая для производства высокоэффективных светодиодов в красном, оранжевом и янтарном спектре. Она имеет прямую запрещенную зону, подходящую для эффективного излучения света.
• GH (InGaN):Нитрид индия-галлия — это система материалов для синих, зеленых и белых светодиодов. Изменяя содержание индия, можно настраивать ширину запрещенной зоны. Достижение высокой эффективности зеленого излучения ("зеленая пропасть") исторически было сложной задачей в этой системе материалов.

Свет от крошечного полупроводникового чипа инкапсулируется в корпус из эпоксидной или силиконовой смолы. "Белый рассеивающий" компаунд содержит рассеивающие частицы, которые рандомизируют направление фотонов, создавая широкую, равномерную диаграмму направленности. Корпус также обеспечивает механическую защиту, электрические контакты и способствует отводу тепла.

13. Тенденции отрасли

Рынок SMD светодиодов продолжает развиваться под влиянием требований к миниатюризации, повышению эффективности и снижению стоимости. Тенденции, актуальные для таких устройств, как 18-225A, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и дизайне чипов приводят к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт), что позволяет либо получить более яркие индикаторы, либо снизить энергопотребление.
• Улучшение однородности цвета:Достижения в контроле производства и более сложные стратегии сортировки позволяют достичь более жестких допусков по цвету и яркости, что критически важно для применений, таких как массивы подсветки и полноцветные дисплеи.
• Расширение цветового охвата:Разработка новых люминофоров и узкополосных излучателей (таких как квантовые точки) позволяет создавать светодиоды с более насыщенными цветами, расширяя достижимое цветовое пространство для дисплеев.
• Интеграция:Тенденция к интеграции нескольких светодиодных чипов (RGB, RGBW), управляющих ИС и даже пассивных компонентов в единый корпусной модуль продолжается, упрощая сборку конечного продукта.
• Фокус на надежность:По мере проникновения светодиодов в автомобильный, промышленный и медицинский рынки, возрастает акцент на данных о долгосрочной надежности, анализе режимов отказов и квалификации в жестких условиях окружающей среды (высокая температура, влажность, термоциклирование).

Хотя существуют более новые, меньшие форм-факторы корпусов (например, 0201, 01005), форм-фактор 3.2x1.6мм остается популярным и надежным решением для универсальных индикаторов и применений подсветки, предлагая хороший баланс размера, яркости, удобства обращения и тепловых характеристик.