Техническая спецификация SMD светодиода 19-213/GHC-YR1S2/3T - Ярко-зеленый - 3.5В - 25мА - Угол обзора 120°

1. Обзор продукта

19-213/GHC-YR1S2/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных устройств. Он представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными компонентами с выводами, позволяя существенно уменьшить размер платы, увеличить плотность компоновки и минимизировать требования к хранению. В конечном итоге это способствует созданию более компактного и эффективного оборудования для конечного пользователя.

Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для миниатюрных применений и применений с ограниченным пространством, где вес и размер являются критическими факторами. Устройство является монохромным, излучает ярко-зеленый свет и изготовлено из бессвинцовых материалов, что гарантирует соответствие современным экологическим нормам и нормам безопасности.

1.1 Основные преимущества и соответствие нормам

Основные преимущества этого светодиода проистекают из его SMD-корпуса и состава материалов.

• Миниатюризация:Значительно меньшие габариты по сравнению со светодиодами для сквозного монтажа позволяют достичь более высокой плотности компонентов на печатных платах (ПП).
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется в 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, упрощая производственный процесс.
• Надежная пайка:Совместим с процессами пайки оплавлением как инфракрасным, так и паровым, что обеспечивает гибкость на сборочных линиях.
• Экологическое соответствие:Продукт не содержит свинца и спроектирован для соответствия спецификациям RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Также соответствует регламенту ЕС REACH и не содержит галогенов: содержание брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый, а их сумма — менее 1500 ppm.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода, определенных в таблицах "Абсолютные максимальные параметры" и "Электрооптические характеристики".

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для надежной работы не рекомендуется эксплуатация на этих пределах или вблизи них.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):25мА (постоянный). Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для нормальной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):50мА (при скважности 1/10, 1кГц). Этот параметр допускает работу короткими импульсами, но необходимо строго соблюдать скважность, чтобы избежать перегрева.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. При более высоких температурах необходимо снижение номинала.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Соблюдение правильных процедур защиты от ESD во время сборки и обращения с компонентами обязательно.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на применение в промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при T_a=25°C и I_F=20мА. Эти параметры определяют производительность устройства в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 112.0 мкд до максимум 285.0 мкд. Фактическое значение сортируется (см. Раздел 3). Допуск ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типичное значение). Такой широкий угол обзора делает светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов.
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 520.0 нм до 535.0 нм. Это воспринимаемый цвет света, который также сортируется. Допуск ±1 нм.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):35 нм (типичное значение). Это указывает на разброс излучаемого спектра вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F):3.5В (типичное значение), максимум 4.0В при I_F=20мА. Допуск ±0.1В. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R=5В. Критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; это испытательное условие предназначено только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам.

3.1 Сортировка по силе света

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

• Группа R1:112.0 – 140.0 мкд
• Группа R2:140.0 – 180.0 мкд
• Группа S1:180.0 – 225.0 мкд
• Группа S2:225.0 – 285.0 мкд

Выбор соответствующей группы важен для применений, требующих равномерной яркости нескольких светодиодов.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны для контроля цветовых вариаций. Определены три группы (X, Y, Z).

• Группа X:520.0 – 525.0 нм
• Группа Y:525.0 – 530.0 нм
• Группа Z:530.0 – 535.0 нм

Для применений, где критически важна точная цветопередача (например, индикаторы состояния, массивы подсветки), необходимо указывать узкую группу по длине волны.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены типичные характеристические кривые, иллюстрирующие, как производительность светодиода изменяется в зависимости от условий эксплуатации. Они необходимы для надежного проектирования схем.

4.1 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая показывает снижение светового потока с ростом температуры окружающей среды. Как и у всех светодиодов, световая отдача уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Конструкторам необходимо учитывать это тепловое снижение номинала, особенно в условиях высоких температур или при высоких токах, чтобы обеспечить поддержание желаемой яркости.

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

ВАХ демонстрирует экспоненциальную зависимость между током и напряжением в состоянии прямого смещения светодиода. Типичное прямое напряжение (V_F) 3.5В при 20мА является ключевой точкой проектирования. Небольшое увеличение напряжения может привести к большому, потенциально разрушительному увеличению тока, что подчеркивает абсолютную необходимость использования токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока.

4.3 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой поток увеличивается с ростом тока, но не обязательно линейно во всем диапазоне. Он также имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Работа вблизи максимального номинального тока (25мА) может обеспечить более высокую яркость, но также приведет к большему выделению тепла и снижению долгосрочной надежности.

4.4 Диаграмма направленности

Диаграмма направленности визуально подтверждает угол обзора 120 градусов. Интенсивность обычно максимальна при 0 градусов (перпендикулярно поверхности светодиода) и уменьшается к краям конуса обзора. Эта картина важна для проектирования световодов, линз или определения оптимального размещения индикаторов.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный SMD-корпус. Чертеж размеров предоставляет критические измерения для проектирования посадочного места на печатной плате, включая размер контактных площадок, расстояние между ними и высоту компонента. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм. Точное соблюдение этих размеров в разводке печатной платы жизненно важно для надежной пайки и механической стабильности.

5.2 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто выемкой, зеленой точкой или контактной площадкой другого размера. Правильную полярность необходимо соблюдать при установке, чтобы обеспечить корректную работу схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка критически важны для выхода годных изделий и долгосрочной надежности.

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой 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, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/сек.

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

6.2 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод.
• Используйте паяльник мощностью ниже 25Вт.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода.

Ручная пайка сопряжена с более высоким риском теплового повреждения.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

• Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия неиспользованные светодиоды следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%.
• "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).
• Если это время превышено или если осушитель указывает на насыщение, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов, чтобы предотвратить "эффект попкорна" (растрескивание корпуса из-за испарения влаги).

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации катушки и ленты

Устройство поставляется в формованной транспортной ленте:

• Ширина транспортной ленты: 8mm.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.

Подробные размеры катушки и транспортной ленты предоставлены для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых идентификаторов:

• P/N:Номер продукта (например, 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (код группы: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (код группы: X, Y, Z).
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Благодаря ярко-зеленому цвету, широкому углу обзора и форм-фактору SMD, этот светодиод хорошо подходит для:

• Подсветка:Подсветка приборных панелей, подсветка переключателей и плоская подсветка для ЖК-дисплеев и символов.
• Индикаторы состояния:В телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), потребительской электронике и промышленных панелях управления.
• Общее назначение индикации:Любое применение, требующее компактного, яркого, зеленого визуального сигнала.

8.2 Критические аспекты проектирования

• Ограничение тока обязательно:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный допуск, что делает прямое подключение к источнику напряжения небезопасным.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади меди на печатной плате или тепловых переходных отверстий под тепловой площадкой (при ее наличии) помогает поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя яркость и срок службы.
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на сигнальных линиях, если светодиод находится в месте, доступном пользователю, и соблюдайте процедуры безопасного обращения с ESD во время сборки.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120° обеспечивает широкое покрытие. Для сфокусированного света может потребоваться внешняя линза или световод.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми светодиодами для сквозного монтажа, это SMD-устройство предлагает явные преимущества:

• Размер и плотность:Значительно меньше, что позволяет создавать современную миниатюрную электронику.
• Эффективность производства:Упаковка в ленту на катушках позволяет полностью автоматизировать высокоскоростную сборку.
• Производительность:Обычно обеспечивает лучшую однородность яркости и более широкие углы обзора по сравнению со многими аналогами с радиальными выводами.
• Надежность:SMD-конструкция часто обеспечивает лучшую устойчивость к вибрации и механическим ударам.

Его конкретное сочетание ярко-зеленого цвета (с использованием материала InGaN), угла обзора 120° и стандартного SMD-посадочного места отличает его в широкой категории зеленых SMD светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальна. Небольшое увеличение напряжения питания или уменьшение прямого напряжения светодиода (из-за повышения температуры) может вызвать большой, неконтролируемый всплеск тока, быстро превышающий абсолютные максимальные параметры и разрушающий устройство. Резистор задает определенный, безопасный рабочий ток.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод от источника 5В?

Да, но вы должны использовать последовательный резистор. При типичном V_F3.5В при 20мА падение напряжения на резисторе составит 1.5В (5В - 3.5В). Используя закон Ома (R = V/I), требуемое сопротивление резистора составит 1.5В / 0.020А = 75 Ом. Подойдет стандартный резистор 75Ω или 82Ω, но также необходимо проверить мощность резистора (P = I²R).

10.3 Что означают коды групп (R1, S2, X, Y) для моего проекта?

Если в вашем проекте используется несколько светодиодов и требуется единообразный внешний вид, вы должны указать одинаковые коды групп по силе света и длине волны для всех единиц. Смешивание групп может привести к заметно разной яркости или оттенку цвета между соседними светодиодами. Для применений с одним светодиодом или там, где вариации допустимы, может использоваться более широкая выборка групп.

10.4 Как температура влияет на производительность?

При повышении температуры окружающей среды:

• Сила света уменьшается:Световой поток падает (см. кривую снижения номинала).
• Прямое напряжение уменьшается:V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент (~ -2мВ/°C для InGaN). Это может вызвать рост тока в простой схеме с ограничением резистором, если это не учтено.
• Длина волны слегка смещается:Доминирующая длина волны может смещаться, обычно в сторону более длинных волн (красное смещение).

Проекты для высокотемпературных сред должны использовать драйверы постоянного тока и учитывать тепловое снижение номинала в расчетах яркости.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многосветодиодной панели индикаторов состояния.

1. Требования:10 равномерно ярких зеленых светодиодов, индицирующих различные состояния системы на передней панели.
2. Выбор:Укажите светодиод 19-213. Для обеспечения однородности закажите все единицы из одной группы по силе света (например, S1) и одной группы по доминирующей длине волны (например, Y).
3. Проектирование схемы:Используйте шину питания 5В. Рассчитайте последовательный резистор: R = (5В - 3.5В) / 0.020А = 75Ω. Мощность резистора: P = (0.020А)² * 75Ω = 0.03Вт, поэтому стандартного резистора 1/10Вт (0.1Вт) достаточно. Установите по одному резистору на каждый светодиод для индивидуального управления.
4. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемой конфигурации контактных площадок из габаритных размеров. Обеспечьте достаточное расстояние между светодиодами для желаемого эстетического вида.
5. Сборка:Используйте указанный профиль пайки оплавлением. Храните чувствительные к влаге устройства в запечатанных пакетах до момента использования на сборочной линии.
6. Результат:Надежная панель индикаторов с однородным внешним видом, контролируемой яркостью и цветом.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на структуре полупроводникового диода. Активная область состоит из нитрида индия-галлия (InGaN), полупроводникового материала с прямой запрещенной зоной. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В материале с прямой запрещенной зоной, таком как InGaN, это событие рекомбинации высвобождает энергию в основном в виде фотонов (света), процесс, называемый электролюминесценцией. Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае ярко-зеленый (~518-535 нм). Эпоксидная смола-герметик защищает полупроводниковый кристалл, действует как линза для формирования светового потока (способствуя углу обзора 120°) и может содержать люминофоры или красители, хотя для этого монохромного типа она прозрачна.

13. Тенденции развития

Эволюция SMD светодиодов, таких как 19-213, следует нескольким четким отраслевым тенденциям:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне кристаллов направлены на получение большего количества люменов на ватт (более высокая световая отдача), снижая энергопотребление при заданном световом потоке.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению размеров корпусов (например, метрические размеры 0402, 0201) продолжает способствовать созданию все более компактных электронных устройств.
• Улучшенная цветовая однородность:Достижения в эпитаксиальном росте и процессах сортировки приводят к более жестким допускам по длине волны и интенсивности, уменьшая необходимость в строгом выборе групп для некоторых применений.
• Более высокая надежность и мощность:Улучшения в материалах корпусов, тепловых путях и конструкции паяных соединений позволяют использовать более высокие максимальные токи и рассеиваемую мощность в корпусах аналогичного размера.
• Расширенное экологическое соответствие:Переход к бесгалогенным материалам, материалам с низким содержанием летучих органических соединений (ЛОС) и полностью перерабатываемым материалам соответствует глобальным инициативам в области устойчивого развития.

Эти тенденции направлены на обеспечение большей производительности, надежности и экологичности от все более компактных и экономически эффективных компонентов.