Техническая спецификация SMD светодиода 19-218/GHC-YR1S2M/3T - Ярко-зеленый - 20 мА - 3.2 В (тип.)

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики SMD (устройства для поверхностного монтажа) светодиода, излучающего ярко-зеленый свет. Компонент предназначен для высокоплотного монтажа на печатных платах (ПП), что дает преимущества в миниатюризации и автоматизированных процессах сборки.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Подходят как для инфракрасной, так и для паровой фазовой пайки оплавлением. Это монохромный (одноцветный) светодиод. Продукт соответствует экологическим нормам: не содержит свинца (Pb-free), соответствует директиве RoHS, регламенту ЕС REACH и требованиям по отсутствию галогенов (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

Компактный SMD корпус обеспечивает значительные преимущества в конструкции по сравнению с традиционными компонентами с выводами. К ним относятся: уменьшение занимаемой площади на плате, более высокая плотность компонентов, снижение требований к хранению и, в конечном итоге, возможность создания более компактного конечного оборудования. Легкий корпус также делает его идеальным для миниатюрных и портативных применений.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для различных функций индикации и подсветки, включая:

• Подсветку приборных панелей и переключателей в автомобильной или промышленной технике.
• Индикаторы состояния и подсветку клавиатур в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты.
• Плоскую подсветку жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), переключателей и символов.
• Применения в качестве индикаторов общего назначения.

2. Технические характеристики

2.1 Выбор устройства и материалы

Кристалл светодиода изготовлен из полупроводникового материала нитрида индия-галлия (InGaN), который обеспечивает ярко-зеленый цвет излучения. Герметизирующая смола - прозрачная.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Прямой ток (I_F):25 мА (постоянный)
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА (скважность 1/10 @ 1 кГц)
• Рассеиваемая мощность (P_d):110 мВт
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C
• Температура пайки (T_sol):
  • Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C, не более 10 секунд.
  • Ручная пайка: 350°C, не более 3 секунд.

2.3 Электрооптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды 25°C и представляют типичные рабочие характеристики.

• Сила света (I_v):112 - 285 мкд (измерено при I_F= 20 мА). Допуск ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (тип.).
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (тип.).
• Доминирующая длина волны (λ_d):520 - 535 нм. Допуск ±1 нм.
• Ширина спектра излучения (Δλ):20 нм (тип.).
• Прямое напряжение (V_F):2.75 - 3.95 В (при I_F= 20 мА). Допуск ±0.05 В.
• Обратный ток (I_R):макс. 50 мкА (при V_R= 5 В).

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре группы (R1, R2, S1, S2) на основе измеренной силы света при 20 мА.

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

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, которая коррелирует с воспринимаемым цветом, сортируется на три группы (X, Y, Z).

• X:520 - 525 нм
• Y:525 - 530 нм
• Z:530 - 535 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на четыре кода (5, 6, 7, 8) в группе M. Это важно для проектирования схем ограничения тока.

• 5:2.75 - 3.05 В
• 6:3.05 - 3.35 В
• 7:3.35 - 3.65 В
• 8:3.65 - 3.95 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они имеют решающее значение для надежного проектирования схем.

4.1 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая показывает, как световой поток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Разработчики должны учитывать это тепловое снижение характеристик, особенно в условиях высоких температур или мощных применений, чтобы обеспечить достаточную яркость.

4.2 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный безопасный ток уменьшается для предотвращения перегрева и обеспечения долгосрочной надежности. Абсолютный максимум 25 мА действителен только при температуре окружающей среды 25°C или ниже.

4.3 Сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая изображает нелинейную зависимость между током управления и световым потоком. Хотя увеличение тока повышает яркость, оно также увеличивает рассеиваемую мощность и температуру перехода, влияя на эффективность и срок службы.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, с центром около пиковой длины волны примерно 518 нм. Узкая ширина полосы характерна для зеленых светодиодов на основе InGaN.

4.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта фундаментальная кривая показывает экспоненциальную зависимость между напряжением и током в диоде. "Коленное" напряжение - это точка, где проводимость начинает значительно возрастать. Наклон в рабочей области указывает на динамическое сопротивление.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение силы света. Угол обзора 120 градусов указывает на широкую, ламбертовскую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей и индикаторов с широким углом обзора.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

В спецификации содержится подробный чертеж с размерами корпуса светодиода. Критические размеры включают длину, ширину, высоту корпуса и расположение выводов катода/анода. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок для печатной платы, обеспечивающий надежную пайку и механическую стабильность. Рекомендуемые размеры площадок приведены для справки; разработчики должны корректировать их в соответствии со своим конкретным технологическим процессом изготовления ПП и тепловыми требованиями.

6. Маркировка и упаковка

6.1 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько кодов для прослеживаемости и идентификации:

• CPN:Номер продукта заказчика.
• P/N:Номер продукта производителя (например, 19-218/GHC-YR1S2M/3T).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (например, R1, S2).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (например, X, Y, Z).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 5, 6, 7, 8).
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

6.2 Размеры катушки и ленты

Указаны размеры несущей ленты и катушки диаметром 7 дюймов. Стандартное количество на катушке - 3000 штук.

6.3 Влагозащитная упаковка

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет (алюминиевый пакет) вместе с осушителем для поглощения влаги из окружающей среды. Этикетка на пакете указывает уровень чувствительности к влаге (MSL) и инструкции по обращению. Эта упаковка критически важна для компонентов, чувствительных к повреждениям, вызванным влагой во время пайки оплавлением ("эффект попкорна").

7. Рекомендации по пайке и сборке

7.1 Критические меры предосторожности

Защита от перегрузки по току:Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Внешний токоограничивающий резисторобязательнодолжен быть включен последовательно. Небольшое изменение прямого напряжения может вызвать значительное изменение тока, что потенциально приведет к немедленному выходу из строя (перегоранию).

7.2 Хранение и обращение

• Не вскрывайте влагозащитный пакет до момента готовности к использованию компонентов.
• До вскрытия: Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%.
• После вскрытия: "Время жизни на производстве" (время, в течение которого компоненты могут находиться в условиях заводской атмосферы) составляет 1 год при ≤30°C и ≤60% RH. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны во влагозащитную упаковку с осушителем.
• Если индикатор осушителя изменил цвет или превышено время хранения, требуется термообработка (прокаливание): 60 ±5°C в течение 24 часов.

7.3 Условия пайки

Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая):

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

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не допускайте коробления печатной платы после пайки.

Ручная пайка:Используйте паяльник с температурой жала <350°C не более 3 секунд на каждый вывод. Мощность паяльника должна быть 25 Вт или меньше. Между пайкой каждого выдерживайте интервал не менее 2 секунд. Ручная пайка сопряжена с более высоким риском теплового повреждения.

Ремонт:Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и равномерного снятия компонента, чтобы избежать повреждения контактных площадок или самого светодиода. Проверьте работоспособность устройства после любого ремонта.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Проектирование схемы

Всегда используйте последовательный резистор для ограничения прямого тока. Рассчитайте номинал резистора по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз группы сортировки или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы в наихудших условиях. Учитывайте мощность резистора (P = I_F²* R). Для управления несколькими светодиодами предпочтительна последовательная конфигурация для согласования тока, но она требует более высокого напряжения питания. Параллельные конфигурации требуют отдельных токоограничивающих резисторов для каждого светодиода, чтобы предотвратить неравномерное распределение тока.

8.2 Тепловой режим

Несмотря на малые размеры SMD компонента, тепловой режим жизненно важен для долговечности и стабильной работы. Кривые снижения характеристик четко показывают потерю производительности с ростом температуры. Обеспечьте достаточную площадь медных проводников на плате (тепловые контактные площадки) для отвода тепла, особенно при работе вблизи максимальных значений тока или при высоких температурах окружающей среды. Избегайте размещения светодиодов рядом с другими теплообразующими компонентами.

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения. Для более направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды. Прозрачная смола обеспечивает нейтральный базовый цвет для применений, где светодиод может использоваться со светофильтрами или рассеивателями.

9. Техническое сравнение и позиционирование

Данный зеленый светодиод на основе InGaN предлагает типовое решение на рынке SMD индикаторных светодиодов. Его ключевыми отличиями являются соответствие современным экологическим стандартам (Halogen-Free, REACH) и спецификация для бессвинцовых процессов пайки оплавлением. Предоставленная информация о сортировке обеспечивает уровень постоянства цвета и яркости, важный для многодиодных матриц или дисплеев. Сочетание относительно высокой силы света (до 285 мкд при 20 мА) и стандартного SMD посадочного места делает его универсальным выбором как для индикации, так и для задач слабой подсветки. Разработчикам следует сравнивать группы сортировки по прямому напряжению и силе света с требованиями конкретного применения по запасу по напряжению и равномерности яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель кодов сортировки?

О: Сортировка обеспечивает электрическую и оптическую однородность. Например, использование светодиодов из одной группы V_Fгарантирует равномерную яркость при управлении общим токоограничивающим резистором. Использование светодиодов из одной группы по длине волны обеспечивает совпадение цвета.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора, если мой источник питания выдает ровно 3.2В?

О: Нет. Прямое напряжение имеет диапазон (2.75В-3.95В). Питание 3.2В может вызвать чрезмерный ток в светодиоде с низким V_F, что приведет к выходу из строя. Последовательный резистор всегда обязателен при питании от источника постоянного напряжения.

В: Как интерпретировать параметр "Пиковый прямой ток" 100 мА?

О: Это рейтинг импульсного тока (скважность 1/10 при 1 кГц). Его нельзя использовать для непрерывной работы. Постоянный ток не должен превышать 25 мА.

В: Почему важна влагозащитная упаковка?

О: Влага, поглощенная пластиковым корпусом, может быстро испаряться во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или "эффект попкорна", что разрушает компонент.

11. Пример использования в проекте

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния с 10 равномерно яркими зелеными светодиодами.

1. Установка тока:Выберите ток управления. Для баланса яркости и долговечности выберите I_F= 20 мА.
2. Выбор группы по напряжению:Чтобы обеспечить равномерную яркость при одном значении токоограничивающего резистора, укажите светодиоды из одной группы прямого напряжения (например, Группа 6: 3.05-3.35В). Используйте максимальное V_Fиз этой группы (3.35В) для расчета резистора в наихудшем случае.
3. Выбор группы по яркости:Укажите требуемую группу силы света (например, S1: 180-225 мкд), чтобы гарантировать минимальный уровень яркости.
4. Проектирование схемы:При питании 5В (V_{питания}) рассчитайте последовательный резистор: R = (5В - 3.35В) / 0.020А = 82.5 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, 82 Ом. Мощность резистора: P = (0.020А)²* 82 Ом = 0.0328 Вт. Стандартный резистор 1/10 Вт (0.1 Вт) достаточен.
5. Размещение:Разместите светодиоды на плате, используя рекомендуемую конфигурацию контактных площадок. Подключите все светодиоды параллельно, каждый со своим последовательным резистором 82 Ом, чтобы предотвратить дисбаланс токов.
6. Сборка:Следуйте рекомендациям по профилю оплавления. Храните вскрытые катушки в сухом шкафу, если они не используются немедленно.

12. Принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым фотонным устройством. Его сердцевина - кристалл из материалов InGaN (нитрид индия-галлия), образующий p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода, электроны и дырки инжектируются через переход. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света - в данном случае ярко-зеленого (~518-535 нм). Прозрачная эпоксидная смола герметизирует кристалл, обеспечивая механическую защиту, формируя диаграмму направленности и выступая в качестве преломляющей среды.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, подобных этому, обусловлено тенденциями миниатюризации электроники, автоматизации и энергоэффективности. Существует постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт), что улучшает эффективность системы и снижает тепловую нагрузку. Достижения в технологии люминофоров и конструкции кристаллов расширяют цветовой охват и возможности цветопередачи светодиодов. Кроме того, интеграция является ключевым трендом: многокристальные сборки (RGB, белые) и даже драйверные ИС объединяются в единые модули. Акцент на экологическом соответствии (Halogen-Free, REACH) и высоконадежных производственных процессах для автомобильных и промышленных применений продолжает формировать спецификации компонентов и требования к испытаниям.