Техническая документация на SMD светодиоды серии 12-23C - Многоцветные (Красный/Зеленый/Синий) - 3.2x1.6x1.4мм - 2.0-3.9В - 20-25мА

1. Обзор продукта

Серия 12-23C представляет собой компактное решение на основе SMD светодиодов, разработанное для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надежности. Это семейство многоцветных светодиодов значительно меньше традиционных компонентов с выводами, что позволяет существенно сократить занимаемую площадь на печатной плате, увеличить плотность монтажа и, в конечном итоге, способствует созданию более компактного конечного оборудования. Легкая конструкция делает их особенно подходящими для применений с ограниченным пространством и портативных устройств.

Основное преимущество этой серии заключается в ее универсальности и соответствии современным производственным и экологическим стандартам. Приборы поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для монтажа. Они пригодны для использования как с инфракрасной, так и с паровой фазовой пайкой оплавлением, которые являются стандартными в массовом производстве электроники.

Соответствие экологическим и нормативным требованиям является ключевой особенностью. Продукты изготовлены из бессвинцовых материалов, соответствуют директиве RoHS, регламенту ЕС REACH и стандартам на отсутствие галогенов (содержание брома <900 ppm, хлора <900 ppm, а их сумма <1500 ppm). Это делает их подходящими для широкого спектра мировых рынков со строгими экологическими требованиями.

2. Выбор прибора и предельные эксплуатационные параметры

2.1 Руководство по выбору прибора

Серия предлагает три различных варианта цвета, каждый из которых основан на разных материалах полупроводниковых кристаллов:

• Код R6 (Ярко-красный):Использует технологию кристалла AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Цвет линзы - прозрачный.
• Код GH (Ярко-зеленый):Использует технологию кристалла InGaN (нитрид индия-галлия). Цвет линзы - прозрачный.
• Код BH (Синий):Использует технологию кристалла InGaN (нитрид индия-галлия). Цвет линзы - прозрачный.

Прозрачный корпус из смолы обеспечивает оптимальное извлечение света и точную цветопередачу.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры (Ta=25°C)

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Работа на этих пределах или за их пределами не рекомендуется.

• Обратное напряжение (V_R):5 В (Все коды)
• Прямой ток (I_F):R6: 25 мА, GH: 25 мА, BH: 20 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP, скважность 1/10 @1кГц):R6: 60 мА, GH: 100 мА, BH: 100 мА
• Рассеиваемая мощность (P_d):R6: 60 мВт, GH: 95 мВт, BH: 75 мВт
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):R6: 2000 В, GH: 150 В, BH: 150 В. Обратите внимание на значительно более высокую устойчивость красного (R6) светодиода к ESD по сравнению с зеленым и синим вариантами, которые требуют более осторожного обращения.
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +90°C
• Температура пайки (T_sol):Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C максимум в течение 10 секунд. Ручная пайка: 350°C максимум в течение 3 секунд на каждый вывод.

3. Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Следующие параметры гарантируются при указанных условиях испытаний. Типичные значения представляют собой центр производственного распределения.

3.1 Сила света и угловые характеристики

• Сила света (I_V) при I_F=20мА:
  • R6 (Красный): Тип. 90 мкд (Мин. 63 мкд)
  • GH (Зеленый): Тип. 180 мкд (Мин. 125 мкд)
  • BH (Синий): Тип. 50 мкд (Мин. 32 мкд)
  Допуск: ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):Типичный 100 градусов для всех цветовых кодов. Этот широкий угол обзора подходит для индикаторных применений и подсветки, где важна видимость под разными углами.

3.2 Спектральные характеристики

• Пиковая длина волны (λ_p):R6: 632 нм, GH: 518 нм, BH: 468 нм.
• Доминирующая длина волны (λ_d):R6: 624 нм, GH: 525 нм, BH: 470 нм. Доминирующая длина волны - это воспринимаемая человеческим глазом длина волны цвета светодиода.
• Ширина спектра излучения (Δλ):R6: 20 нм, GH: 35 нм, BH: 25 нм. Этот параметр определяет спектральную чистоту или ширину излучаемого света.

3.3 Электрические характеристики

• Прямое напряжение (V_F) при I_F=20мА:
  • R6: Тип. 2.0 В, Макс. 2.4 В
  • GH: Тип. 3.3 В, Макс. 3.9 В
  • BH: Тип. 3.3 В, Макс. 3.9 В
  Допуск: ±0.1В. Более низкое V_Fкрасного светодиода характерно для технологии AlGaInP по сравнению с InGaN.
• Обратный ток (I_R) при V_R=5В:R6: Макс. 10 мкА, GH/BH: Макс. 50 мкА.

4. Анализ рабочих кривых

В техническом описании представлены типичные электрооптические кривые для каждого кода светодиода (R6, GH, BH). Хотя конкретные точки данных графиков не приведены в тексте, эти кривые обычно иллюстрируют зависимость между прямым током и силой света, прямым напряжением, а также влияние температуры окружающей среды на световой поток. Анализ этих кривых имеет решающее значение для понимания поведения прибора в нестандартных условиях (например, при различных токах питания или температурах) и для оптимизации схемотехнического решения с точки зрения эффективности и долговечности. Конструкторам следует использовать эти кривые для выбора подходящих рабочих точек и моделирования тепловых эффектов на производительность.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод 12-23C имеет компактный корпус для поверхностного монтажа. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1 мм, если не указано иное) включают размер корпуса приблизительно 3.2 мм (длина) x 1.6 мм (ширина) x 1.4 мм (высота). Корпус имеет два анодных/катодных вывода для пайки. Чертеж размеров предоставляет критически важную информацию для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильное формирование паяного соединения и механическую стабильность. Соблюдение рекомендуемого посадочного места необходимо для надежного монтажа и управления тепловым режимом.

5.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе, таким как выемка, точка или зеленая маркировка на катушке с лентой. Правильная ориентация полярности во время монтажа обязательна для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке, монтажу и хранению

6.1 Критически важные меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторабсолютно необходимпоследовательно со светодиодом. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения вызывает очень большое увеличение тока, что приводит к немедленному перегоранию без защиты.
• Условия хранения:Приборы чувствительны к влаге (MSL).
  • До вскрытия: Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности.
  • После вскрытия: "Срок жизни на производстве" составляет 1 год при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны в влагозащитный пакет с осушителем.
  • Если индикатор осушителя меняет цвет или превышено время хранения, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов.

6.2 Процесс пайки

• Профиль оплавления (бессвинцовый):Предоставлен детальный температурный профиль. Ключевые параметры включают: предварительный нагрев между 150-200°C в течение 60-120с, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150с, пиковая температура 260°C макс. в течение 10 секунд макс., и контролируемые скорости нагрева/охлаждения (макс. 3°C/с и 6°C/с соответственно).
• Циклы оплавления:Не превышайте два цикла пайки оплавлением.
• Ручная пайка:При необходимости используйте паяльник с температурой жала <350°C, мощностью ≤25Вт и ограничьте время контакта до 3 секунд на каждый вывод. Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода. Избегайте механических нагрузок на корпус во время нагрева.
• Ремонт:Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и предотвращения термомеханических напряжений. Проведите предварительное тестирование, чтобы убедиться, что процесс ремонта не ухудшает характеристики светодиода.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке. Стандартная упаковка включает:

• Несущая лента:Ширина 8 мм, загружена в катушку.
• Катушка:Диаметр 7 дюймов. Количество на катушке - 2000 штук.
• Внешний пакет:Запечатан в алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем.

Предоставлены детальные размеры карманов несущей ленты и катушки для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и выбора группы:

• CPN (Номер продукта заказчика)
• P/N (Номер продукта): напр., 12-23C/R6GHBHC-A01/2C
• QTY (Количество в упаковке)
• CAT (Ранг силы света)
• HUE (Ранг цветовых координат и доминирующей длины волны)
• REF (Ранг прямого напряжения)
• LOT No (Номер партии для прослеживаемости)

Эта информация о группировке позволяет конструкторам выбирать светодиоды с жестко контролируемыми параметрами для обеспечения стабильной работы в их приложении.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типовые области применения

• Подсветка приборных панелей, переключателей и символов.
• Индикаторы состояния и подсветка клавиатур в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы).
• Плоские блоки подсветки для небольших ЖК-дисплеев.
• Световые индикаторы общего назначения в потребительской и промышленной электронике.

8.2 Рекомендации по проектированию

• Схемотехника:Всегда включайте последовательный резистор. Рассчитайте его значение по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fи I_F - целевые рабочие точки из технического описания. Учитывайте мощность резистора.
• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание температуры перехода в пределах нормы является ключевым для долгосрочной надежности и стабильного светового потока. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.
• Защита от ESD:Реализуйте меры защиты от электростатического разряда на печатных платах и в процедурах обращения, особенно для более чувствительных светодиодов GH и BH (InGaN).

8.3 Ограничения по применению

Данный продукт предназначен для коммерческих и общих промышленных применений. Оннеспециально квалифицирован или рекомендован для применений с высокими требованиями к надежности без предварительной консультации. Это включает, но не ограничивается:

• Военные, аэрокосмические или авиационные системы.
• Автомобильные системы безопасности (например, подушки безопасности, торможение).
• Медицинское оборудование для поддержания жизни или критически важное.

Для таких применений требуются продукты с другими спецификациями, квалификациями и гарантиями надежности.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Серия 12-23C отличается сочетанием очень компактного форм-фактора, доступностью нескольких цветов в одном типе корпуса и полным соответствием современным экологическим нормам (RoHS, Halogen-Free). По сравнению с более крупными светодиодами в сквозном исполнении, она обеспечивает значительную миниатюризацию. Прозрачный корпус для всех цветов предлагает гибкость дизайна. Предоставленные рейтинги ESD (особенно высокие для красного варианта) и детальные инструкции по обращению с учетом чувствительности к влаге отражают проектирование для надежных производственных процессов. Включение конкретных параметров группировки (CAT, HUE, REF) на маркировке указывает на производственный процесс, способный обеспечить стабильный цвет и яркость, что критически важно для приложений с использованием нескольких светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем основное различие между кодами R6, GH и BH?
О1: Основное различие заключается в полупроводниковом материале и результирующем цвете. R6 использует AlGaInP для красного света (доминирующая 624 нм) и имеет более низкое прямое напряжение (~2.0 В). GH (Зеленый) и BH (Синий) используют InGaN, имеют более высокое прямое напряжение (~3.3 В) и излучают зеленый (525 нм) и синий (470 нм) свет соответственно. Коды GH и BH также более чувствительны к ESD.

В2: Почему токоограничивающий резистор обязателен?
О2: Светодиоды - это диоды с нелинейной, экспоненциальной зависимостью тока от напряжения. Небольшое увеличение напряжения сверх номинального V_Fвызывает очень большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Последовательный резистор обеспечивает линейную зависимость, делая ток предсказуемым и безопасным для заданного напряжения питания.

В3: Можно ли использовать ручную пайку для сборки прототипа?
О3: Да, но с крайней осторожностью. Строго следуйте рекомендациям: температура жала <350°C, мощность ≤25Вт, время контакта ≤3 секунды на вывод и обеспечьте охлаждение между выводами. Пайка оплавлением является рекомендуемым и более надежным методом.

В4: Что означает "галоген-фри" и почему это важно?
О4: "Галоген-фри" означает, что материалы содержат очень низкий уровень брома (Br) и хлора (Cl). Эти галогены при горении могут выделять токсичные и коррозионные пары. Электроника без галогенов безопаснее и экологичнее, что часто требуется определенными нормами и спецификациями заказчиков.

В5: Как интерпретировать информацию о группировке (CAT, HUE, REF) на маркировке?
О5: Эта информация группирует светодиоды со схожими характеристиками. Для обеспечения однородного внешнего вида в массиве следует использовать светодиоды из одной или соседних групп HUE (цвет) и CAT (яркость). Группа REF (напряжение) может быть важна для проектирования источника питания в приложениях с регулированием тока.

11. Принципы работы и технологические тренды

11.1 Базовый принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) - это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активной области. AlGaInP имеет запрещенную зону, подходящую для красного/оранжевого/желтого света, в то время как InGaN покрывает зеленый, синий и белый (с люминофором) спектр.

11.2 Тренды отрасли

Рынок SMD светодиодов, таких как серия 12-23C, продолжает развиваться под влиянием требований к миниатюризации, более высокой эффективности (люмен на ватт), улучшенной цветовой однородности и более строгому экологическому соответствию. Наблюдается тенденция к еще меньшим размерам корпусов (например, 0201, 01005) для сверхкомпактных устройств. Кроме того, интеграция схем управления (например, драйверов постоянного тока) в корпус светодиода становится все более распространенной для упрощения проектирования. Стремление к повышению надежности и увеличению срока службы в различных условиях окружающей среды остается постоянным фокусом как для производителей компонентов, так и для конечных пользователей.