Техническая документация на SMD светодиод 22-21/GHC-YR1S2/2C - Ярко-зеленый - 2.2x2.1мм - 3.3В - 20мА

1. Обзор продукта

22-21/GHC-YR1S2/2C — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных устройств. Этот ярко-зеленый светодиод изготовлен по технологии InGaN и залит прозрачной смолой. Его основное преимущество — миниатюрные размеры, что позволяет значительно уменьшить габариты печатной платы (ПП), повысить плотность компоновки компонентов и способствует общей миниатюризации конечного оборудования. Небольшой вес корпуса также делает его идеальным для портативных и ограниченных по пространству применений.

Продукт полностью соответствует современным экологическим и производственным стандартам. Он не содержит свинца (Pb-free), соответствует директиве RoHS, нормам EU REACH и требованиям по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Поставляется в стандартной 8-миллиметровой катушечной упаковке на 7-дюймовых (178 мм) катушках, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим монтажным оборудованием и подходит как для инфракрасной, так и для паровой пайки оплавлением.

2. Технические характеристики

2.1 Предельные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надежности.

• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА (скважность 1/10 @ 1 кГц)
• Рассеиваемая мощность (P_d):95 мВт
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В
• Диапазон рабочих температур (T_opr):от -40 °C до +85 °C
• Диапазон температур хранения (T_stg):от -40 °C до +90 °C
• Температура пайки (T_sol):Оплавление: макс. 260 °C в течение 10 секунд; Ручная пайка: макс. 350 °C в течение 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (T_a) 25 °C и стандартном прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики светодиода.

• Сила света (I_v):Мин. 112 мкд, типовое значение не указано, макс. 285 мкд. Допуск: ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.).
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (тип.).
• Доминирующая длина волны (λ_d):Мин. 520 нм, макс. 535 нм. Допуск: ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):35 нм (тип.).
• Прямое напряжение (V_F):Мин. 2.7 В, тип. 3.3 В, макс. 3.7 В при I_F=20мА.
• Обратный ток (I_R):Макс. 50 мкА при V_R=5В.

3. Система сортировки

Для обеспечения стабильности цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе силы света и доминирующей длины волны.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре уровня яркости (R1, R2, S1, S2), измеренные при I_F= 20 мА.

• R1:от 112 мкд до 140 мкд
• R2:от 140 мкд до 180 мкд
• S1:от 180 мкд до 225 мкд
• S2:от 225 мкд до 285 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды классифицируются на три уровня длины волны (X, Y, Z), измеренные при I_F= 20 мА.

• X:от 520 нм до 525 нм
• Y:от 525 нм до 530 нм
• Z:от 530 нм до 535 нм

4. Анализ характеристических кривых

В документации представлены несколько характеристических кривых, важных для проектирования схем и управления температурным режимом. Эти графики иллюстрируют взаимосвязь ключевых параметров в различных условиях.

• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая показывает, как световой поток уменьшается с ростом температуры p-n-перехода. Конструкторам необходимо учитывать это снижение в условиях высоких температур.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Этот график демонстрирует нелинейную зависимость между током накачки и световым потоком. Работа при токе выше рекомендуемого приводит к снижению эффективности и ускоренному старению.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Вольт-амперная характеристика (ВАХ) необходима для выбора соответствующего токоограничивающего резистора. Типичное значение V_F= 3.3В при 20мА является ключевым параметром для проектирования.
• Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая снижения номинала указывает максимально допустимый прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды для соблюдения пределов рассеиваемой мощности.

5. Механические данные и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 22-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Номинальные размеры: длина 2.2 мм, ширина 2.1 мм, высота обычно около 1.0-1.2 мм (точную высоту следует уточнять по чертежу). Корпус имеет два вывода (анод/катод) на нижней стороне. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм. Предоставлена рекомендуемая контактная площадка для проектирования ПП, однако инженерам рекомендуется адаптировать ее под конкретный монтажный процесс и тепловые требования.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется, часто зеленой точкой, выемкой на корпусе или скошенным углом. Во время монтажа необходимо соблюдать правильную полярность, чтобы избежать повреждения от обратного смещения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуется профиль для бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:150–200°C в течение 60–120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60–150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, удерживается не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

6.2 Ручная пайка

При необходимости ручной пайки необходимо соблюдать особую осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Используйте маломощный паяльник (≤25Вт) и выдерживайте интервал охлаждения не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода. Избегайте механических нагрузок на корпус светодиода во время нагрева.

6.3 Хранение и обращение

Светодиоды упакованы в барьерные пакеты, чувствительные к влаге, с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%.
• После вскрытия (срок хранения на производстве):1 год при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. Неиспользованные детали следует повторно герметизировать в влагозащитном пакете.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя изменил цвет или превышен срок хранения, перед использованием необходимо прогреть при 60 ±5 °C в течение 24 часов.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация катушечной упаковки

Продукт поставляется в тисненой несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Предоставлены подробные размеры катушки и несущей ленты для совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Информация на этикетке

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

• CPN:Номер продукта заказчика
• P/N:Номер продукта производителя (например, 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:Количество в упаковке
• CAT:Уровень силы света (например, S2)
• HUE:Цветность/Уровень доминирующей длины волны (например, Y)
• REF:Уровень прямого напряжения
• LOT No:Производственный номер партии

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра маломощных индикаторных и подсветочных функций:

• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Потребительская электроника:Плоская подсветка для небольших ЖК-панелей, подсветка переключателей и символов на панелях управления.
• Общее индикаторное применение:Индикация питания, режима работы и другая визуальная обратная связь в различных электронных устройствах.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

Токоограничение обязательно:Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и узкий диапазон допусков. Незначительное увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока при отсутствии должного ограничения. Номинал резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Всегда используйте максимальное значение V_Fиз документации для консервативного проектирования.

Тепловой режим:Несмотря на низкую рассеиваемую мощность, обеспечение достаточной площади медной фольги на ПП вокруг контактных площадок светодиода помогает рассеивать тепло, поддерживая световой поток и долговечность, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды.

Защита от ЭСР (ESD):Хотя светодиод рассчитан на 150В по модели HBM, во время монтажа и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда.

8.3 Ограничения по применению

Данный компонент предназначен для коммерческих и общих промышленных применений. Он не прошел специальную квалификацию и не гарантирован для использования в системах с высокими требованиями к надежности или критичных для безопасности, таких как военная/аэрокосмическая техника, автомобильные системы безопасности (например, подушки безопасности, тормозные системы) или медицинское оборудование для поддержания жизни. Для таких применений следует выбирать компоненты с соответствующей квалификацией и данными по надежности.

9. Техническое сравнение и позиционирование

Корпус 22-21 представляет собой баланс между миниатюризацией и удобством монтажа. По сравнению с более крупными выводными светодиодами (например, 3мм или 5мм) он предлагает значительно меньшие габариты и подходит для автоматизированной сборки. По сравнению с более мелкими корпусами типа CSP (Chip Scale Package) он обеспечивает лучшие характеристики для стандартных процессов SMT и часто имеет более определенный угол обзора благодаря формованной линзе. Ярко-зеленый цвет, достигнутый с помощью технологии InGaN, обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую насыщенность цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaP, что делает его идеальным для ярких индикаторных применений.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_p) — это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны (λ_d) — это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

В: Могу ли я питать этот светодиод без резистора, если мой источник питания выдает ровно 3.3В?

О: Нет. Это крайне опасно. Прямое напряжение варьируется от образца к образцу (от 2.7В до 3.7В) и уменьшается с температурой. Источник питания на 3.3В может легко перегрузить светодиод с низким V_F, что приведет к быстрому выходу из строя. Всегда используйте последовательный резистор.

В: Как интерпретировать коды корзин (например, S2/Y) при заказе?

О: Код корзины определяет класс производительности. \"S2/Y\" означает, что светодиод относится к корзине с наивысшей силой света (225-285 мкд) и средней корзине доминирующей длины волны (525-530 нм). Указание корзин позволяет добиться большей однородности внешнего вида вашего продукта.

В: Требуется ли очистка после пайки?

О: Прозрачная смола, как правило, устойчива к обычным чистящим растворителям, но совместимость следует проверять. Избегайте ультразвуковой очистки, так как она может повредить внутренние проводящие соединения.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для портативного устройства

Конструктор создает компактную Bluetooth-колонку. Требуется яркий, надежный индикатор включения питания. Выбран ярко-зеленый светодиод 22-21 из-за его малого размера и высокой видимости.

Шаги проектирования:

1. Устройство использует шину питания USB 5В.

2. Целевой прямой ток (I_F) установлен на уровне 15 мА для баланса яркости и энергопотребления.

3. Используя максимальное V_F= 3.7В для консервативного проектирования: R = (5В - 3.7В) / 0.015А = 86.7 Ом. Выбран ближайший стандартный номинал 91 Ом.

4. Мощность на резисторе: P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 Вт. Стандартного резистора на 1/10Вт или 1/8Вт достаточно.

5. Разводка ПП включает умеренные термокомпенсационные площадки, соединенные с небольшим полигоном земли для отвода тепла.

6. В спецификации (BOM) указан светодиод с кодом корзины \"S1/Y\" для обеспечения стабильного ярко-зеленого цвета во всех производственных единицах.

Такой подход обеспечивает надежный, долговечный индикатор, соответствующий эстетическим и функциональным требованиям продукта.

12. Принцип работы

Данный светодиод является полупроводниковым фотонным прибором. Он основан на чипе из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения, превышающего потенциал p-n-перехода, электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа полупроводниковых слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае ярко-зеленый около 518-535 нм. Прозрачная эпоксидная смола-заливка защищает чип, действует как линза, формируя световой поток с углом обзора 130 градусов, и может содержать люминофоры или рассеиватели (хотя для данного монохромного типа она, вероятно, прозрачная).

13. Технологические тренды

Корпус 22-21 является частью долгосрочной отраслевой тенденции к миниатюризации, повышению эффективности и улучшению технологичности в оптоэлектронике. Использование материалов InGaN для зеленых светодиодов представляет собой значительный прогресс по сравнению со старыми технологиями, предлагая более высокую эффективность и лучшую стабильность цвета. Будущие разработки в этом классе устройств могут быть сосредоточены на дальнейшем увеличении световой отдачи (люмен на ватт), улучшении цветопередачи для применений с более широким спектром и повышении надежности в условиях более высоких температур и влажности. Стремление к использованию безгалогенных и экологически чистых материалов продолжит оставаться сильным регуляторным и рыночным фактором. Интеграция с интеллектуальными драйверами для диммирования и управления цветом также является растущим направлением, хотя обычно реализуется на системном уровне, а не в самом дискретном корпусе светодиода.