Техническая документация SMD светодиода 19-137/R6GHBHC-A01/2T - Многоцветный - 20мА

1. Обзор продукта

Серия 19-137 представляет собой компактный поверхностно-монтируемый светодиод, предназначенный для применений с высокой плотностью монтажа. Его малые габариты позволяют значительно уменьшить размер платы и оборудования. Серия доступна в нескольких цветах (ярко-красный, зеленый и синий) с использованием различных полупроводниковых материалов, что обеспечивает гибкость проектирования для различных задач индикации и подсветки.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюризация:Значительно меньше, чем светодиоды в корпусах с выводами, что позволяет достичь более высокой плотности монтажа и уменьшить конечные изделия.
• Малый вес:Идеально подходит для миниатюрных и портативных устройств.
• Совместимость:Поставляется на 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов для совместимости с автоматическим монтажным оборудованием.
• Надежная технологическая совместимость:Подходит как для инфракрасной, так и для пайки оплавлением в паровой фазе.
• Соответствие экологическим нормам:Не содержит свинца и соответствует директиве RoHS. Включает защиту от электростатического разряда (2000В по модели HBM).

1.2 Целевые области применения

• Подсветка приборных панелей, переключателей и символов.
• Индикаторы телекоммуникационного оборудования (телефоны, факсы).
• Плоская подсветка ЖК-панелей.
• Применения в качестве индикаторов общего назначения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (V_R):5В
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА (R6/Красный), 100 мА (GH/Зеленый, BH/Синий) при скважности 1/10, 1кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт (R6), 95 мВт (GH, BH).
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +90°C
• Температура пайки:Оплавление: 260°C в течение 30 секунд. Ручная пайка: 350°C в течение 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное. Типовые значения приведены для справки; проектирование должно основываться на минимальных/максимальных спецификациях.

Примечание по допускам:Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм), Прямое напряжение (±0.10В).

3. Объяснение системы сортировки

Светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе силы света при I_F=20мА для обеспечения однородности в пределах производственной партии.

3.1 Сортировка по силе света

• R6 (Красный):Группа Q (72.0-112 мкд), группа R (112-180 мкд).
• GH (Зеленый):Группа R (112-180 мкд), группа S (180-285 мкд), группа T (285-450 мкд).
• BH (Синий):Группа N (28.5-45.0 мкд), группа P (45.0-72.0 мкд), группа Q (72.0-112 мкд).

Такая сортировка позволяет разработчикам выбрать подходящий класс яркости для своего приложения, балансируя между стоимостью и производительностью.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типовые характеристические кривые для каждого цветового варианта (R6, GH, BH). Эти кривые необходимы для понимания поведения прибора в различных рабочих условиях.

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

Кривые показывают экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Красный светодиод (R6) имеет значительно более низкое типовое прямое напряжение (~2.0В) по сравнению с зеленым и синим светодиодами (~3.3В), что обусловлено разными полупроводниковыми материалами (AlGaInP против InGaN). Это критически важный параметр для проектирования схемы управления и расчета энергопотребления.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Кривые показывают, что интенсивность имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах. Работа при рекомендуемых 20мА обеспечивает хороший баланс между яркостью, эффективностью и сроком службы. Превышение максимального постоянного тока (25мА) не рекомендуется, так как это может ускорить деградацию.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода зависит от температуры. Кривые демонстрируют снижение силы света с ростом температуры окружающей среды. Для красного светодиода (R6) падение более выражено при высоких температурах по сравнению с зелеными/синими (GH/BH) светодиодами. Это тепловое снижение параметров необходимо учитывать в конструкциях, где ожидаются высокие температуры окружающей среды или плохой тепловой менеджмент.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. Для обеспечения надежности прямой ток должен быть снижен при работе выше 25°C. Соблюдение этой кривой обязательно для предотвращения перегрева и преждевременного выхода из строя.

4.5 Спектральное распределение

Спектральные графики показывают узкие полосы излучения, характерные для светодиодов. Красный (R6) имеет пик около 632нм, зеленый (GH) около 518нм, а синий (BH) около 468нм. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет приблизительно 20нм для красного, 35нм для зеленого и 25нм для синего, что указывает на чистоту цвета.

4.6 Диаграмма направленности

Полярные диаграммы подтверждают широкую, ламбертовскую диаграмму направленности с типичным углом обзора 120 градусов. Это обеспечивает широкое, равномерное освещение, подходящее для подсветки и индикаторных применений, где требуются широкие углы обзора.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD разработан для стандартного монтажа методом pick-and-place. Ключевые размеры (в мм) включают размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм. Точный посадочный размер и рекомендуемая конфигурация контактных площадок должны быть взяты из подробного чертежа размеров для обеспечения правильной пайки и выравнивания.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

• Пайка оплавлением:Указана максимальная пиковая температура 260°C в течение 30 секунд. Применимы стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением (IPC/JEDEC J-STD-020).
• Ручная пайка:При необходимости допускается максимальная температура жала паяльника 350°C в течение 3 секунд. Используйте минимальный нагрев, чтобы избежать повреждения пластиковой линзы или внутренних соединений.
• Меры предосторожности от ЭСР:Хотя устройство имеет защиту от ЭСР 2000В по модели HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные процедуры обращения с ЭСР.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации упаковки

Компоненты поставляются в влагозащищенной упаковке.

• Несущая лента:Ширина 8мм, на катушках диаметром 7 дюймов.
• Количество на катушке:2000 штук.
• Защита от влаги:Упакованы с осушителем в алюминиевый влагозащитный пакет.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• P/N:Номер изделия (например, 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (Код сортировки).
• HUE:Координаты цветности и ранг доминирующей длины волны.
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы управления

Из-за экспоненциальной ВАХ диода, стабилизация тока (а не напряжения) необходима для стабильного светового выхода. Простой последовательный резистор может использоваться в недорогих приложениях со стабильным источником напряжения. Для оптимальной производительности и эффективности, особенно при изменяющихся напряжениях питания или температуре, рекомендуется использовать источник постоянного тока. Разница в прямом напряжении между красными (~2.0В) и зелеными/синими (~3.3В) светодиодами должна учитываться при проектировании схем для многоцветных массивов.

8.2 Тепловой менеджмент

Несмотря на высокую эффективность SMD светодиодов, часть входной мощности преобразуется в тепло. Кривая снижения тока наглядно демонстрирует влияние температуры. Для обеспечения надежной работы, особенно при высоких температурах окружающей среды или больших токах управления, необходимо обеспечить достаточную площадь медных проводников на печатной плате или использовать другие методы теплоотвода, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах. Плохая тепловая конструкция приведет к снижению светового потока и сокращению срока службы.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое покрытие. Для применений, требующих более направленного света, могут потребоваться вторичная оптика (линзы, световоды). Прозрачный цвет смолы этих светодиодов подходит для применений, где требуется истинный излучаемый цвет без оттенка от корпуса.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием этой серии является ее многоцветность в рамках одного посадочного места корпуса, что обеспечивается разными материалами чипов (AlGaInP для красного, InGaN для зеленого/синего). По сравнению со старыми светодиодами в корпусах с выводами, формат SMD предлагает существенную экономию места, лучшую пригодность для автоматизированной сборки и, как правило, повышенную надежность из-за отсутствия изгибающих напряжений на выводах. Наличие защиты от ЭСР и соответствие стандартам RoHS и бессвинцовой пайки делает его подходящим для современного электронного производства.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли подавать ток 30мА для увеличения яркости?

Нет. Предельно допустимый параметр для постоянного прямого тока (I_F) составляет 25мА. Работа при 30мА превышает этот параметр и рискует немедленным или долгосрочным повреждением устройства. Для более высокой яркости выберите светодиод из группы с более высокой силой света или рассмотрите другую модель светодиода, рассчитанную на больший ток.

10.2 Почему прямое напряжение у красного светодиода отличается?

Прямое напряжение является фундаментальным свойством ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Красные светодиоды в этой серии используют AlGaInP, который имеет меньшую ширину запрещенной зоны, чем InGaN, используемый для зеленых и синих светодиодов. Меньшая ширина запрещенной зоны означает меньшее прямое напряжение, необходимое для "открытия" диода и излучения света.

10.3 Что означает "Код сортировки" и почему это важно?

Из-за производственных вариаций светодиоды сортируются (бинаризуются) после производства на основе ключевых параметров, таких как сила света и цвет. Код сортировки (например, R, S, T для зеленого) определяет гарантированный минимальный и максимальный выход для этой группы. Для обеспечения единообразного внешнего вида в приложении (например, в многосветодиодном дисплее) крайне важно использовать светодиоды из одной и той же или соседних групп.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикации состояния с красными, зелеными и синими светодиодами для потребительского устройства.

1. Установка тока:Выберите ток управления 20мА, который является стандартным условием испытаний и обеспечивает хороший баланс производительности.
2. Токоограничивающие резисторы:Предполагая источник питания 5В (V_CC):
   • Для красного (V_F~2.0В): R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 150Ом или 160Ом).
   • Для зеленого/синего (V_F~3.3В): R = (5В - 3.3В) / 0.020А = 85Ом. Используйте 82Ом или 91Ом.
3. Согласование яркости:Проверьте группы силы света. Для достижения воспринимаемой равномерности яркости (чувствительность человеческого глаза варьируется в зависимости от цвета) может потребоваться выбрать разные группы или слегка скорректировать токи. Например, синий светодиод из группы Q (72-112 мкд) может казаться тусклее зеленого светодиода из группы T (285-450 мкд) при том же токе.
4. Тепловые соображения:Если панель находится внутри закрытого пространства, которое нагревается, обратитесь к кривой снижения тока. При температуре окружающей среды 60°C максимально допустимый постоянный ток значительно ниже 25мА. Возможно, потребуется снизить ток управления или улучшить вентиляцию.

12. Принцип работы

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области. 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: AlGaInP для красного/оранжевого, и InGaN для зеленого, синего и белого.

13. Технологические тренды

Рынок SMD светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), увеличения плотности мощности и улучшения цветопередачи. Миниатюризация остается ключевым трендом, позволяя создавать все более компактные и высокоразрешенные дисплеи и световые массивы. Также большое внимание уделяется повышению надежности и долговечности в различных рабочих условиях. Широкое внедрение технологии InGaN сыграло ключевую роль в достижении высокоэффективных зеленых и синих светодиодов, которые необходимы для полноцветных дисплеев и белых светодиодов (часто создаваемых путем комбинации синего светодиода с люминофором).