Техническая документация на SMD светодиод 19-213/GHC-XS1T1N/3T - Ярко-зеленый - Угол обзора 120° - Прозрачная смола - 2.7-3.7В - 25мА

1. Обзор продукта

19-213/GHC-XS1T1N/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для современных компактных электронных приложений. Он представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, предлагая существенные преимущества с точки зрения использования площади платы, эффективности сборки и миниатюризации конечного продукта.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество этого светодиода заключается в его миниатюрных размерах, что напрямую позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП), повышать плотность компонентов и снижать требования к складскому пространству. Легкая конструкция также делает его идеальным выбором для применений, где вес является критическим фактором. Он позиционируется как надежное, универсальное решение для индикации и подсветки, подходящее для автоматизированного массового производства.

1.2 Целевой рынок и области применения

Устройство ориентировано на широкий спектр отраслей, требующих компактного и эффективного освещения. Ключевые области применения включают:

• Автомобильный интерьер:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Потребительская электроника:Плоская подсветка жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), подсветка переключателей и символические индикаторы.
• Общее назначение:Любое применение, требующее небольшого, яркого зеленого индикаторного света.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В этом разделе представлен подробный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода, определенных в техническом описании.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать немедленный пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Максимальный постоянный ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА (при скважности 1/10, 1кГц). Подходит для импульсного режима, но не для постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Указывает на умеренную чувствительность; необходимы стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +90°C (хранение). Подходит для промышленных применений и применений в расширенном температурном диапазоне.
• Температура пайки:Оплавление: 260°C максимум 10 секунд. Ручная пайка: 350°C максимум 3 секунды на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики (T_a=25°C)

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_v):180-360 мкд (при I_F=20мА). Это определяет воспринимаемую яркость. Широкий диапазон указывает на использование системы бининга (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично). Этот широкий угол обеспечивает широкий, равномерный рисунок освещения, подходящий для подсветки и индикаторов, видимых под разными углами.
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (типично). Спектральный пик излучаемого света, в области ярко-зеленого цвета.
• Доминирующая длина волны (λ_d):515-530 нм. Определяет воспринимаемый цветовой оттенок. Этот диапазон также подвергается бинингу.
• Спектральная ширина (Δλ):35 нм (типично). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):2.70-3.70 В (при I_F=20мА). Важно для проектирования схемы управления и расчета энергопотребления. Этот параметр подвергается бинингу.
• Обратный ток (I_R):< 50 мкА (при V_R=5В). Низкий ток утечки.

Критическое примечание:В техническом описании явно указано, что устройствоне предназначено для работы в обратном направлении. Номинальное обратное напряжение предназначено только для испытаний на ток утечки.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности при массовом производстве светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам. 19-213 использует трехмерную систему бининга.

3.1 Биннинг по силе света

Бины: S1 (180-225 мкд), S2 (225-285 мкд), T1 (285-360 мкд). Конструкторы должны выбрать соответствующий бин, чтобы обеспечить требуемую яркость в своем приложении, учитывая допуск ±11% внутри каждого бина.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Бины: W (515-520 нм), X (520-525 нм), Y (525-530 нм). Это обеспечивает цветовую однородность для нескольких светодиодов в массиве. Допуск внутри бина составляет ±1 нм.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Бины: 10 (2.70-2.90В), 11 (2.90-3.10В), 12 (3.10-3.30В), 13 (3.30-3.50В), 14 (3.50-3.70В). Выбор светодиодов из одного бина V_Fпомогает достичь равномерного распределения тока при параллельном соединении и предсказуемых требований к источнику питания. Допуск внутри бина составляет ±0.1В.

4. Анализ характеристических кривых

Техническое описание содержит несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения устройства в различных условиях.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Для типичного светодиода небольшое увеличение напряжения после точки включения вызывает большое увеличение тока. Это подчеркивает необходимость использования токоограничивающего резистора или источника постоянного тока для предотвращения теплового разгона.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой поток уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Эта кривая имеет решающее значение для применений, работающих в условиях высоких температур (например, внутри автомобильных приборных панелей). Конструкторы должны снижать ожидаемую яркость в зависимости от рабочей температуры.

4.3 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Световой поток, как правило, пропорционален прямому току, но зависимость не является идеально линейной, особенно при высоких токах. Эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за усиления тепловых эффектов.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры максимальный безопасный ток уменьшается, чтобы предотвратить превышение предела температуры перехода и обеспечить долгосрочную надежность.

4.5 Спектральное распределение

Кривая показывает один пик с центром около 518 нм, подтверждая монохроматический зеленый выход. Ширина полосы 35 нм указывает на относительно чистый зеленый цвет.

4.6 Диаграмма направленности

Иллюстрирует пространственное распределение силы света, подтверждая угол обзора 120 градусов с типичной ламбертовой или близкой к ламбертовой диаграммой излучения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Техническое описание включает подробный чертеж с размерами. Ключевые особенности: общая длина, ширина и высота, расположение контактных площадок и индикатор полярности (обычно выемка или маркировка катода). Все размеры имеют стандартный допуск ±0.1 мм, если не указано иное. Точное соблюдение рекомендуемой контактной площадки необходимо для надежной пайки и правильного позиционирования во время оплавления.

5.2 Определение полярности

Правильное подключение полярности обязательно. Корпус включает визуальный маркер (например, зеленую точку, срезанный угол или маркировку катода) для идентификации катодного вывода. Подключение светодиода в обратном смещении может его повредить.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

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

6.1 Профиль оплавления при пайке

Указан профиль оплавления без свинца (Pb-free):

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):>217°C в течение 60-150 секунд.
• Пиковая температура:260°C максимум, удерживается не более 10 секунд.
• Скорости нагрева/охлаждения:Нагрев: макс. 3°C/сек. Охлаждение: макс. 6°C/сек.

Важно:Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз.

6.2 Инструкции по ручной пайке

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала < 350°C.
• Ограничьте время пайки 3 секундами на вывод.Используйте паяльник мощностью < 25Вт.Соблюдайте минимальный интервал 2 секунды между пайкой каждого вывода.В техническом описании предупреждается, что повреждения часто происходят во время ручной пайки.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге.

• Перед использованием:Не вскрывайте влагозащитный барьерный пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия:Используйте в течение 168 часов (7 дней). Храните неиспользованные детали при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Повторная сушка:Если время воздействия превышено или осушитель указывает на влажность, просушите при 60±5°C в течение 24 часов.

6.4 Критические меры предосторожности

• Защита от перегрузки по току:Внешний токоограничивающий резисторобязателен. Небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока, приводящее к немедленному отказу.
• Механические нагрузки:Избегайте приложения нагрузок к корпусу светодиода во время пайки или в конечном применении. Не деформируйте ПП после сборки.
• Ремонт:Не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, используйте двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы избежать теплового напряжения. Проверьте работоспособность устройства после ремонта.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Стандартная упаковка

Устройство поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Каждая катушка содержит 3000 штук.

7.2 Влагостойкая упаковка

Для увеличения срока хранения катушки упаковываются в алюминиевые влагозащитные пакеты с осушителем и индикаторными картами влажности.

7.3 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит ключевую информацию:

• CPN: Номер детали заказчика.
• P/N: Номер детали производителя (например, 19-213/GHC-XS1T1N/3T).
• QTY: Количество на катушке.
• CAT: Код бина силы света (например, S1, T1).
• HUE: Код бина цветности/доминирующей длины волны (например, W, X, Y).
• REF: Код бина прямого напряжения (например, 10, 11, 12).
• LOT No.: Отслеживаемый номер партии.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Проектирование схемы управления

Всегда управляйте этим светодиодом с помощью источника постоянного тока или используйте последовательный резистор, рассчитанный на основе наихудшего прямого напряжения (макс. V_Fбин) и напряжения питания, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит 25мА постоянного тока. Например, при питании 5В и V_F3.7В требуется последовательный резистор не менее (5В - 3.7В) / 0.025А = 52 Ом. Используйте большее значение для запаса прочности.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя корпус мал, эффективный тепловой менеджмент на ПП важен для долговечности и поддержания яркости. Используйте достаточную площадь меди, соединенную с тепловыми площадками (если есть) или дорожками анода/катода для отвода тепла, особенно при работе вблизи максимального тока или при высоких температурах окружающей среды.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов и прозрачная смола делают этот светодиод подходящим для широкоугольных индикаторов. Для сфокусированного света или определенных диаграмм направленности потребуется вторичная оптика (линзы, световоды). Прозрачная смола обеспечивает максимальный световой поток, но может вызывать видимое "горячее пятно"; альтернативы с рассеивающей смолой (не эта деталь) лучше подходят для равномерного освещения.

9. Соответствие стандартам и экологические характеристики

Этот продукт соответствует нескольким ключевым международным стандартам, упрощая его использование на мировых рынках:

• Соответствие RoHS:Не содержит ограниченных опасных веществ, таких как свинец, ртуть и кадмий.
• Соответствие EU REACH:Соответствует Регламенту по регистрации, оценке, разрешению и ограничению химических веществ.
• Без галогенов:Соответствует строгим пределам: Бром (Br) < 900 ppm, Хлор (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm. Это важно для снижения токсичных выбросов в случае пожара.
• Без свинца (Pb-Free):Покрытие для пайки и материалы не содержат свинца.

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями светодиодов в выводных корпусах, этот SMD светодиод предлагает:

• Уменьшение размера:Значительно меньше, что позволяет миниатюризации.
• Эффективность производства:Совместим с полностью автоматизированными линиями SMT-сборки, снижая затраты на рабочую силу и повышая скорость и точность установки.
• Производительность:Обычно обеспечивает лучший тепловой контакт с ПП, чем многие выводные конструкции, потенциально улучшая долговечность при высоких токах.

По сравнению с другими SMD зелеными светодиодами, его конкретное сочетание угла обзора 120°, прозрачной линзы и определенной структуры бининга для интенсивности, длины волны и напряжения являются ключевыми дифференцирующими факторами для конструкторов, требующих предсказуемой производительности.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера 3.3В или 5В?О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Прямое напряжение составляет ~3В, и вывод GPIO не может безопасно выдавать/принимать 20мА, одновременно контролируя падение напряжения. Используйте транзистор или специализированный драйвер светодиода.

В: Почему диапазон силы света такой широкий (180-360 мкд)?О: Это общий производственный диапазон. Устройства сортируются в конкретные бины (S1, S2, T1). Вы должны указать требуемый бин при заказе, чтобы обеспечить однородность яркости.

В: В техническом описании сказано "не вскрывать пакет перед использованием". Что произойдет, если я это сделаю?О: Влага может впитаться в пластиковый корпус. Во время пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро расширяться ("эффект попкорна"), вызывая внутреннее расслоение и растрескивание, что приводит к немедленному или скрытому отказу.

В: Могу ли я использовать его для наружных применений?О: Рабочий температурный диапазон (-40°C до +85°C) поддерживает многие наружные условия. Однако длительное воздействие УФ-излучения и погодных условий может ухудшить смолу. Для суровых наружных условий рекомендуются светодиоды со специально разработанными, устойчивыми к УФ-излучению компаундами.

12. Пример использования и проектирования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния для промышленного контроллера. Требования:Несколько зеленых светодиодов для индикации "система готова", "связь активна" и т.д. Равномерная яркость и цвет критически важны для восприятия пользователем.

Этапы проектирования:

1. Выбор бининга:Для обеспечения однородности укажите один, узкий бин для всех светодиодов: например, Бин силы света T1 (285-360 мкд), Бин доминирующей длины волны X (520-525 нм) и Бин прямого напряжения 12 (3.10-3.30В). Это гарантирует, что все светодиоды будут вести себя очень похоже.
2. Проектирование схемы:Используйте микросхему драйвера светодиодов с постоянным током, способную управлять несколькими каналами. Это обеспечивает одинаковый ток для каждого светодиода независимо от небольших вариаций V_F, гарантируя идеальное соответствие яркости. В качестве альтернативы, если используется резистор на каждый светодиод, рассчитайте значение резистора на основе максимального V_Fв бине (3.30В), чтобы гарантировать, что ни один светодиод не будет перегружен.
3. Разводка ПП:Размещайте светодиоды с одинаковой ориентацией. Включите обильную медную разливку, соединенную с катодными площадками, чтобы способствовать отводу тепла, так как панель может работать непрерывно.
4. Сборка:Точно следуйте указанному профилю оплавления. Держите катушки запечатанными до момента их загрузки в питатель машины для установки компонентов, чтобы соответствовать требованиям уровня чувствительности к влаге (MSL).

Такой подход приводит к профессионально выглядящей панели с однородными, надежными индикаторными лампами.

13. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом кристалле из нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода (V_F), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала InGaN определяет длину волны (цвет) излучаемого света; в данном случае он настроен на производство ярко-зеленого света с пиком на 518 нм. Прозрачная эпоксидная смола защищает хрупкий полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую стабильность и действует как первичная линза, формируя начальную диаграмму направленности светового потока.

14. Технологические тренды и контекст

Светодиод 19-213 представляет собой зрелую и широко распространенную технологию SMD светодиодов. Актуальные тренды в разработке светодиодов, относящиеся к таким компонентам, включают:

• Повышенная эффективность:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и дизайне кристалла приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт электрической мощности), что позволяет создавать либо более яркие индикаторы, либо снижать энергопотребление.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению размеров устройств продолжается, с еще меньшими размерами корпусов (например, 0402, 0201 метрические), становящимися обычными для применений с ограниченным пространством, хотя часто за счет светового потока и тепловых характеристик.
• Повышенная надежность:Улучшения в материалах корпусов и технологиях крепления кристалла продолжают увеличивать срок службы и устойчивость к термоциклированию и влажности.
• Интегрированные решения:Более широкий тренд — интеграция управляющей электроники (драйверы тока, ШИМ-контроллеры) непосредственно с кристаллом светодиода в более сложные модули, упрощая схемотехническое проектирование для конечного пользователя.

Хотя эта конкретная деталь может не включать новейшие ультраминиатюрные или интеллектуальные функции светодиодов, ее хорошо охарактеризованная производительность, надежный корпус и комплексный бининг делают ее надежным и экономически эффективным выбором для огромного множества стандартных применений индикации и подсветки.