Техническая спецификация SMD светодиода 15-215/G7C-BN1P2B/2T - Яркий желто-зеленый - 20мА - 2.35В макс.

1. Обзор продукта

15-215/G7C-BN1P2B/2T — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, использующий полупроводниковый чип на основе AlGaInP (фосфида алюминия-галлия-индия) для излучения яркого желто-зеленого света. Этот светодиод характеризуется компактными размерами, что способствует созданию более миниатюрных печатных плат (ПП), повышению плотности компоновки компонентов и, в конечном итоге, разработке более миниатюрного электронного оборудования. Его легкая конструкция дополнительно повышает пригодность для применений, где критически важны ограничения по пространству и весу.

Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Оно предназначено для использования как с инфракрасной, так и с паровой пайкой оплавлением. Продукт соответствует ключевым экологическим и нормам безопасности: не содержит свинца (Pb-free), соответствует директиве ЕС RoHS, регламенту ЕС REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Максимальный постоянный прямой ток (IF) — 25 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток (IFP) 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — 60 мВт. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM). Рабочий диапазон температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (Tstg) — от -40°C до +90°C. Для пайки оно выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C не более 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Основные рабочие характеристики определены при стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=20мА). Сила света (Iv) имеет типичный диапазон значений. Устройство обладает широким углом обзора (2θ1/2) приблизительно 140 градусов. Пиковая длина волны (λp) составляет около 575 нм, а доминирующая длина волны (λd) находится в диапазоне от 567.5 нм до 575.5 нм. Ширина спектральной полосы (Δλ) обычно составляет 20 нм. Прямое напряжение (VF) варьируется от 1.75В до 2.35В. Обратный ток (IR) не превышает 10 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; параметр VR указан исключительно для тестирования параметра IR.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям их приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света классифицируется на четыре группы (N1, N2, P1, P2), измеренные при IF=20мА. Группы определяют минимальные и максимальные значения для гарантии определенного уровня яркости. Разработчики должны учитывать дополнительный допуск ±11% на силу света внутри группы.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет, определяемый доминирующей длиной волны, сортируется на четыре группы (C15, C16, C17, C18), каждая из которых охватывает диапазон в 2 нм от 567.5 нм до 575.5 нм. Для доминирующей длины волны внутри группы применяется допуск ±1 нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение группируется в три категории (0, 1, 2), каждая из которых охватывает диапазон 0.2В от 1.75В до 2.35В. Для прямого напряжения внутри группы применяется допуск ±0.1В. Эта сортировка критически важна для проектирования стабильных схем управления током, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. КриваяОтносительная сила света в зависимости от прямого токапоказывает, как световой выход увеличивается с ростом тока, обычно сублинейно при высоких токах из-за нагрева и падения эффективности. КриваяСнижение номинального прямого токанеобходима для управления тепловым режимом; она указывает, что максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды выше 25°C, чтобы не превысить максимальную температуру перехода и пределы рассеиваемой мощности. ГрафикСпектральное распределениеизображает относительную излучаемую мощность как функцию длины волны, с центром около 575 нм и характерной шириной полосы 20 нм. КриваяПрямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)демонстрирует экспоненциальную зависимость, типичную для диода; небольшое увеличение напряжения приводит к значительному росту тока, что подчеркивает необходимость использования токоограничивающей схемы. ДиаграммаНаправленности излучения(полярная диаграмма) визуально представляет пространственное распределение интенсивности света, подтверждая угол обзора в 140 градусов.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Чертеж корпуса предоставляет критически важные размеры для проектирования посадочного места на печатной плате. Ключевые измерения включают общую длину и ширину, размер и положение контактных площадок, а также высоту компонента. Допуски обычно составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Полярность указана на самом устройстве и должна быть правильно совмещена с соответствующей маркировкой полярности на посадочном месте ПП для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение и пайка жизненно важны для надежности. Устройство поставляется в упаковке, чувствительной к влаге. Пакет не следует вскрывать до момента готовности к использованию компонентов. После вскрытия светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60% и использоваться в течение 168 часов (7 дней). Если это время превышено или индикатор влагопоглотителя показывает насыщение, перед использованием требуется термообработка (прокаливание) при 60±5°C в течение 24 часов.

Для бессвинцовой пайки оплавлением необходимо соблюдать определенный температурный профиль: предварительный нагрев между 150-200°C в течение 60-120 секунд, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд, пиковая температура не выше 260°C, выдерживаемая не более 10 секунд, и контролируемые скорости охлаждения. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. При ручной пайке температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, время контакта на каждый вывод не должно превышать 3 секунды, и между пайкой каждого вывода следует выдерживать подходящий интервал. Ремонт после первоначальной пайки не рекомендуется, но если это неизбежно, следует использовать специализированный двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механических напряжений.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются в системе влагозащитной упаковки. Они загружены в несущую ленту, которая затем намотана на катушку диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 2000 штук. Катушка вместе с влагопоглотителем герметично упакована в алюминиевый влагозащитный пакет. На этикетке пакета содержится основная информация для прослеживаемости и идентификации, включая номер продукта, количество и конкретные коды групп для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Яркий желто-зеленый цвет и SMD-исполнение делают этот светодиод подходящим для различных индикаторных функций и подсветки. Основные области применения включают подсветку приборных панелей и мембранных переключателей, индикаторы состояния и подсветку клавиатур в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсы, а также плоскую подсветку для небольших ЖК-панелей, переключателей и символов. Его универсальность также позволяет использовать его в потребительской электронике, промышленных системах управления и портативных устройствах.

8.2 Вопросы проектирования

Управление током:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ означает, что даже небольшое изменение напряжения питания может вызвать значительное, потенциально разрушительное изменение прямого тока. Номинал резистора должен быть рассчитан на основе напряжения питания, прямого напряжения светодиода (с учетом группы и допуска) и желаемого рабочего тока (не превышающего 25 мА постоянного тока).
Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, правильная разводка печатной платы важна. Обеспечьте достаточную площадь меди вокруг контактных площадок для отвода тепла, особенно при работе в условиях высокой температуры окружающей среды или при максимальном токе. Соблюдайте кривую снижения номинального тока.
Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, во время обращения и монтажа следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению с традиционными светодиодами в выводном исполнении, этот SMD-тип предлагает значительные преимущества в размере, весе и пригодности для автоматизированной сборки, что приводит к снижению общих производственных затрат. В рамках SMD-светодиодов использование материала AlGaInP для желто-зеленого свечения обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую насыщенность цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaP. Широкий угол обзора в 140 градусов является ключевой особенностью для применений, требующих широкой видимости, в отличие от светодиодов с узким углом, используемых для направленного освещения. Его соответствие современным экологическим стандартам (RoHS, Halogen-Free) является базовым требованием для большинства современных электронных продуктов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой номинал резистора следует использовать с источником питания 5В?
А: Необходимо использовать максимальное прямое напряжение из группы (например, 2.35В из группы 2) и желаемый ток (например, 20мА). Используя закон Ома: R = (Vпит - Vf) / If = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Подойдет стандартный резистор на 130 или 150 Ом, при этом необходимо убедиться, что ток не превысит 25 мА даже при минимальном Vf.

В: Могу ли я питать этот светодиод без токоограничивающего резистора от источника постоянного напряжения?
А: Нет. Это почти наверняка приведет к выходу светодиода из строя из-за неконтролируемого тока, вызванного экспоненциальной ВАХ диода.

В: Как температура влияет на яркость?
А: Сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Кривая снижения номинала косвенно отражает это, требуя снижения тока при высокой температуре окружающей среды для предотвращения перегрева, который еще больше снизит эффективность и срок службы.

В: В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?
А: Пиковая длина волны (λp) — это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны (λd) — это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. Для такого узкополосного излучателя они часто близки, но λd более актуальна для спецификации цвета.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование многосветодиодной панели индикации состояния.Разработчик создает панель управления с 10 желто-зелеными индикаторами состояния. Для обеспечения равномерной яркости следует заказывать светодиоды из одной группы по силе света (например, все P1). Для обеспечения одинакового цветового восприятия следует заказывать светодиоды из одной группы по доминирующей длине волны (например, все C17). Для упрощения схемы управления и обеспечения равномерного распределения тока при параллельном включении светодиодов настоятельно рекомендуется заказывать светодиоды из одной группы по прямому напряжению (например, все 1). Схема управления будет состоять из стабилизатора напряжения (например, 5В) и одного токоограничивающего резистора на каждый светодиод (или специализированной микросхемы драйвера светодиодов для лучшего управления и возможности диммирования). При разводке печатной платы светодиоды следует сгруппировать, но обеспечить достаточную площадь меди для отвода тепла, особенно если они должны светиться одновременно в течение длительного времени.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области AlGaInP инжектируются через переход в p-область, а дырки инжектируются в противоположном направлении. Эти носители заряда рекомбинируют в активной области вблизи перехода. В полупроводнике с прямой запрещенной зоной, таком как AlGaInP, эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав атомов алюминия, галлия, индия и фосфора определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае яркий желто-зеленый (~575 нм). Эпоксидная смола-заливка служит для защиты полупроводникового чипа, формирования светового пучка (создавая угол обзора 140 градусов) и обеспечения механической стабильности.

13. Тенденции развития

Общая тенденция для SMD-светодиодов, подобных этому, продолжается в направлении повышения световой отдачи (больше светового потока на ватт), улучшения цветовой стабильности и ужесточения допусков при сортировке, а также повышения надежности в жестких условиях окружающей среды. Конструкция корпусов развивается, позволяя создавать еще меньшие посадочные места и более низкий профиль при сохранении или улучшении тепловых характеристик. Также наблюдается сильная тенденция к созданию светодиодов с полным спектром настройки и интеллектуальных, адресуемых светодиодов, интегрированных со схемами управления. Фундаментальная наука о материалах для светодиодов AlGaInP является зрелой, но текущие исследования сосредоточены на оптимизации эффективности при более высоких плотностях тока и улучшении долговечности. Акцент на экологическом соответствии (без галогенов, RoHS) теперь является стандартом и останется базовым требованием для всех электронных компонентов.