Техническая документация SMD светодиода 16-213/R6C-AQ2R2B/3T - Ярко-красный - 20мА - 1.75-2.35В

1. Обзор продукта

16-213 — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для высокоплотных миниатюрных применений. Он использует технологию полупроводника AlGaInP для получения ярко-красного свечения. Его компактный форм-фактор позволяет значительно экономить место на печатных платах (ПП) по сравнению с традиционными компонентами в корпусах с выводами, что способствует созданию более компактных конечных изделий и снижению требований к хранению.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюризация:Малый размер корпуса позволяет достичь высокой плотности компоновки и проектировать более компактное электронное оборудование.
• Малый вес:Идеально подходит для применений, где вес является критическим фактором.
• Совместимость:Поставляется на 8-мм ленте в 7-дюймовых катушках, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматическим сборочным оборудованием для установки компонентов.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандарту "Без галогенов" (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Совместимость с процессами:Подходит как для инфракрасной (ИК), так и для пайки оплавлением в паровой фазе.

1.2 Целевые области применения

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

• Подсветку приборных панелей и переключателей в автомобильной и промышленной технике управления.
• Индикаторы состояния и подсветку клавиатур в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты.
• Плоскую подсветку ЖК-панелей, переключателей и символов.
• Применения в качестве индикаторов общего назначения.

2. Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих условиях не гарантируется.

3. Электрооптические характеристики

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

Примечания:

1. Допуск силы света: ±11%
2. Допуск доминирующей длины волны: ±1нм
3. Допуск прямого напряжения: ±0.05В

4. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности характеристик в применении светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. Для 16-213 используется трёхкодовая система сортировки.

4.1 Сортировка по силе света (CAT)

Этот код указывает минимальную и максимальную силу света при I_F=20мА.

4.2 Сортировка по доминирующей длине волны (HUE)

Этот код определяет диапазон чистоты цвета излучаемого красного света.

4.3 Сортировка по прямому напряжению (REF)

Этот код группирует светодиоды по падению прямого напряжения при I_F=20мА, что критически важно для расчёта токоограничивающего резистора и проектирования источника питания.

5. Анализ характеристических кривых

Следующие типичные кривые дают представление о поведении устройства в различных условиях. Все кривые измерены при T_a=25°C, если не указано иное.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между приложенным напряжением и результирующим током. Прямое напряжение (V_F) обычно находится в диапазоне от 1.75В до 2.35В при стандартном рабочем токе 20мА. Конструкторам необходимо использовать последовательный токоограничивающий резистор для предотвращения теплового разгона, так как небольшое увеличение напряжения за точку излома вызывает большое, потенциально разрушительное увеличение тока.

5.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света увеличивается приблизительно линейно с ростом прямого тока вплоть до максимального номинального тока. Работа выше абсолютного максимального значения (25мА постоянного тока) сократит срок службы и надёжность.

5.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается при повышении температуры p-n-перехода. Кривая показывает снижение относительной силы света при увеличении температуры окружающей среды от -40°C до +85°C. Это снижение характеристик необходимо учитывать в конструкциях, где светодиод работает в условиях высокой температуры окружающей среды или при высоких токах питания.

5.4 Кривая снижения прямого тока

Эта критически важная кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для обеспечения надёжной работы и предотвращения перегрева прямой ток должен быть снижен при работе в условиях высокой температуры окружающей среды.

5.5 Спектральное распределение

Спектр сосредоточен вокруг типичной пиковой длины волны (λ_p) 632нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) приблизительно 20нм, что характерно для красных светодиодов на основе AlGaInP. Доминирующая длина волны (λ_d) определяет воспринимаемый цвет.

5.6 Диаграмма направленности излучения

Светодиод имеет широкий угол обзора 120 градусов (2θ_1/2), обеспечивая широкую, равномерную диаграмму излучения, подходящую для площадной подсветки и индикаторных применений, где требуется широкая видимость.

6. Механическая и упаковочная информация

6.1 Габаритные размеры корпуса

Физические контуры и критические размеры корпуса светодиода приведены в документации. Допуски обычно составляют ±0.1мм, если не указано иное. Конструкторам следует обращаться к точному чертежу для создания посадочного места.

6.2 Рекомендуемая контактная площадка

Включена рекомендуемая контактная площадка (посадочное место) для проектирования ПП. Данный шаблон приведён только для справки и должен быть оптимизирован на основе конкретных производственных процессов, объёма паяльной пасты и требований к тепловому режиму.

6.3 Определение полярности

Катод обычно маркируется на корпусе устройства. Правильная ориентация полярности во время сборки крайне важна для предотвращения повреждения от обратного смещения.

7. Рекомендации по пайке и монтажу

7.1 Профиль групповой пайки оплавлением (бессвинцовая)

Светодиод совместим со стандартными процессами инфракрасной или паровой фазовой пайки оплавлением с использованием бессвинцового припоя. Рекомендуемый температурный профиль включает:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):60-150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 3°C/сек до 255°C, затем максимум 6°C/сек до пика.
• Скорость охлаждения:Максимум 6°C/сек.

Важно:Пайку оплавлением не следует выполнять на одном и том же устройстве более двух раз.

7.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать особую осторожность:

• Используйте паяльник с температурой жала не выше 350°C.
• Ограничьте время контакта максимум 3 секундами на вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25Вт или менее.
• Обеспечьте интервал охлаждения не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода.
• Избегайте приложения механических напряжений к корпусу светодиода во время нагрева.

7.3 Переделка и ремонт

Ремонт после пайки светодиода крайне не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный паяльник с двойным жалом для одновременного нагрева обоих выводов, минимизируя термические напряжения. Влияние на характеристики светодиода должно быть проверено после переделки.

8. Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (ОВ) ≤90%.
• После вскрытия (срок хранения на производстве):Неиспользованные устройства должны быть припаяны в течение 1 года при хранении при ≤30°C и ОВ ≤60%. Если они не использованы в течение этого срока, их необходимо повторно просушить и упаковать.
• Процедура сушки:Если индикатор осушителя изменил цвет или срок хранения на производстве истёк, просушите при 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

9. Упаковка и информация для заказа

9.1 Спецификация на ленте и в катушке

Устройства поставляются на 8-мм перфорированной несущей ленте, намотанной на 7-дюймовые катушки. Каждая катушка содержит 3000 штук.

9.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых кодов:

• CPN:Партномер заказчика.
• P/N:Партномер производителя (например, 16-213/R6C-AQ2R2B/3T).
• QTY:Количество в упаковке на катушке.
• CAT:Ранг силы света (например, Q2, R1, R2).
• HUE:Ранг доминирующей длины волны (например, E4, E5, E6, E7).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 0, 1, 2).
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

10. Рекомендации по проектированию

10.1 Расчет токоограничивающего резистора

Последовательный резисторобязателендля установки прямого тока. Значение резистора (R_S) можно рассчитать по закону Ома: R_S= (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз таблицы сортировки для консервативного проектирования, чтобы гарантировать, что I_Fне превысит желаемое значение. Также необходимо рассчитать мощность резистора: P_R= (I_F)² * R_S.

10.2 Тепловой режим

Несмотря на малый размер корпуса, рассеиваемая мощность (до 60мВт) может вызвать значительный рост температуры перехода, особенно при высокой температуре окружающей среды или в закрытых пространствах. Это снижает световой выход и срок службы. Обеспечьте достаточную площадь медной фольги на ПП или используйте тепловые переходные отверстия для отвода тепла, если работа ведётся вблизи предельных параметров.

10.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР всегда должны соблюдаться во время сборки и обращения для предотвращения скрытых повреждений.

11. Техническое сравнение и отличия

Светодиод 16-213 на основе технологии AlGaInP предлагает явные преимущества для красных индикаторных применений:

• По сравнению со старыми технологиями (например, GaAsP):AlGaInP обеспечивает более высокую световую отдачу, что даёт более яркий выход при том же токе, и лучшую чистоту цвета (более насыщенный красный).
• По сравнению с широкоспектральными белыми светодиодами с фильтром:Монохроматический красный светодиод гораздо эффективнее для получения чистого красного света, чем фильтрация белого света, что приводит к снижению энергопотребления.
• По сравнению с более крупными светодиодами в корпусах с выводами:Формат SMD позволяет автоматизировать сборку, сокращает занимаемую площадь на плате и повышает механическую надёжность за счёт отсутствия выводов, склонных к изгибу и поломке.

12. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

В1: В чём разница между пиковой длиной волны (λp) и доминирующей длиной волны (λd)?

О1: Пиковая длина волны — это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. λd более актуальна для спецификации цвета в индикаторных применениях.

В2: Могу ли я питать этот светодиод без токоограничивающего резистора, если мой источник питания точно 2.0В?

О2:No.Прямое напряжение имеет допуск и изменяется с температурой. Напряжение питания, равное номинальному V_F, может привести к чрезмерному току из-за разброса параметров от устройства к устройству или снижения температуры. Для надёжной работы всегда требуется последовательный резистор.

В3: Почему диапазон температур хранения шире рабочего диапазона?

О3: Параметр хранения относится к устройству в неактивном, нерабочем состоянии. Рабочий диапазон уже, потому что активная работа генерирует тепло в p-n-переходе, и совокупное влияние температуры окружающей среды и саморазогрева должно быть ограничено для обеспечения характеристик и долговечности.

В4: Как расшифровать партномер 16-213/R6C-AQ2R2B/3T?

О4: Хотя точная расшифровка может быть собственностью производителя, обычно она включает базовый код продукта (16-213), за которым следуют коды, определяющие бины характеристик (например, сила света 'R2', доминирующая длина волны, вероятно, в пределах 'E6/E7', и прямое напряжение 'B2'), и, возможно, тип упаковки ('3T' может означать ленту и катушку).

13. Пример применения: подсветка переключателей на приборной панели

Сценарий:Проектирование подсветки для автомобильного переключателя на приборной панели, требующей равномерного, надёжного красного свечения в среде с температурой окружающей среды до 70°C.

Шаги проектирования:

1. Выбор тока:Для обеспечения долговечности при высокой температуре снизьте ток. Из кривой снижения, при температуре окружающей среды 70°C, максимально допустимый I_Fзначительно меньше 25мА. Выбор I_F= 15мА обеспечивает хороший запас прочности.
2. Расчёт резистора:Используя автомобильное питание 12В и максимальное V_Fиз бина B2 (2.35В). R_S= (12В - 2.35В) / 0.015А ≈ 643Ом. Используйте стандартный резистор 620Ом или 680Ом. Мощность: P = (0.015)² * 643 ≈ 0.145Вт. Резистора на 1/4Вт достаточно.
3. Выбор бинов:Для единообразного внешнего вида на нескольких переключателях укажите узкие бины для HUE (доминирующая длина волны, например, только E6) и CAT (сила света, например, только R1). Это обеспечит постоянство цвета и яркости.
4. Компоновка:Расположите светодиод и его токоограничивающий резистор близко друг к другу. Используйте рекомендуемую контактную площадку из документации, возможно, добавив небольшие тепловые перемычки для облегчения пайки.

14. Принцип работы технологии

Светодиод основан на гетероструктуре из полупроводникового материала фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). 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). Конкретная ширина запрещённой зоны сплава AlGaInP определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в красном спектре (приблизительно 632нм). Прозрачная смоляная линза позволяет свету выходить с минимальным поглощением, а её форма определяет широкий угол обзора в 120 градусов.

15. Тенденции отрасли

Рынок SMD индикаторных светодиодов, подобных 16-213, продолжает развиваться. Ключевые тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на достижение более высокой световой отдачи (больше светового выхода на единицу электрической мощности), что позволяет снизить энергопотребление или получить более яркие индикаторы.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению конечных продуктов ведёт к созданию всё более мелких корпусов светодиодов (например, метрические размеры 0402, 0201) при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Повышение надёжности:Улучшения в материалах корпусов и технологиях крепления кристалла направлены на увеличение срока службы и стойкости к термоциклированию и влажности.
• Интеграция:Тенденция к интеграции нескольких светодиодов (например, RGB-кластеры) или объединению светодиодов с управляющими ИС (например, драйверными микросхемами) в единые корпуса для упрощения схемотехники и экономии места на плате.