Техническая документация SMD светодиода 16-213/GHC-YR1S1/3T - Ярко-зеленый - 2.7-3.7В - 25мА

1. Обзор продукта

16-213/GHC-YR1S1/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров, высокой надежности и отличных оптических характеристик. Этот компонент использует полупроводниковый чип InGaN (нитрид индия-галлия) для получения ярко-зеленого свечения. Его основные преимущества включают значительно уменьшенную площадь по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, что позволяет достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах (ПП), снизить требования к хранению и в конечном итоге способствует миниатюризации конечного оборудования. Устройство имеет малый вес, что делает его особенно подходящим для применений с ограниченным пространством и портативных устройств.

Ключевое позиционирование продукта включает его использование в качестве высокоэффективного индикатора и источника подсветки. Он поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для монтажа. Светодиод выполнен в прозрачной смоляной оболочке, которая максимизирует световой выход и обеспечивает чистый, яркий внешний вид.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эксплуатационные пределы устройства определены при условиях Ta=25°C. Превышение этих параметров может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА. Этот параметр применим в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1кГц, что позволяет кратковременно увеличивать яркость.
• Рассеиваемая мощность (P_d):110мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD):Выдерживает 150В (модель человеческого тела). Соблюдение процедур защиты от статического электрительства при сборке обязательно.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Светодиод рассчитан на работу в широком диапазоне условий окружающей среды.
• 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

Типичные характеристики измерены при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 112 мкд до максимум 225 мкд, с типичным значением в пределах этого бина. Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Этот широкий угол обеспечивает хорошую видимость с различных ракурсов.
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 518 нм, что указывает на длину волны, при которой интенсивность излучаемого света максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 520 нм до 535 нм, определяющий воспринимаемый цвет (зеленый). Допуск составляет ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 35 нм, измеренная на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.7В (мин.) до 3.7В (макс.), с типичным значением 3.3В при 20мА. Допуск составляет ±0.05В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения 5В.

3. Объяснение системы бининга

Продукт классифицируется по бинам на основе ключевых оптических и электрических параметров для обеспечения согласованности в проектировании приложений.

3.1 Биннинг по силе света

Бины определены для I_vпри I_F=20мА:

• R1:от 112 мкд до 140 мкд
• R2:от 140 мкд до 180 мкд
• S1:от 180 мкд до 225 мкд

Конкретный код бина (например, часть GHC-YR1S1) указывает гарантированный диапазон интенсивности для данной конкретной единицы.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Бины определены для λ_dпри I_F=20мА:

• X:от 520 нм до 525 нм
• Y:от 525 нм до 530 нм
• Z:от 530 нм до 535 нм

Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с очень конкретным оттенком зеленого для приложений, требующих согласования цветов.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлены несколько характеристических кривых, критически важных для проектирования.

4.1 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Кривая показывает, что сила света относительно стабильна от -40°C до примерно 25°C. После 25°C интенсивность постепенно снижается с ростом температуры, что является общей характеристикой светодиодов из-за увеличения безызлучательной рекомбинации и других тепловых эффектов. При максимальной рабочей температуре 85°C выходная мощность может быть значительно снижена по сравнению с комнатной температурой. Это необходимо учитывать в конструкциях, где ожидаются высокие температуры окружающей среды.

4.2 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При 25°C допустимы полные 25мА. При повышении температуры окружающей среды максимально допустимый ток должен быть линейно уменьшен, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности устройства в 110мВт и обеспечить долгосрочную надежность. Это крайне важно для предотвращения теплового разгона и преждевременного выхода из строя.

3.3 Сила света в зависимости от прямого тока

Зависимость, как правило, линейна при низких токах, но может проявлять признаки насыщения или снижения эффективности при более высоких токах (приближающихся к максимальному номиналу). Кривая позволяет разработчикам прогнозировать яркость для заданного тока управления.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график показывает единственный доминирующий пик с центром около 518 нм (зеленый), с характерной шириной 35 нм на полувысоте (FWHM). Излучение в других частях видимого спектра минимально, что подтверждает чистый зеленый цвет.

4.5 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Эта ВАХ демонстрирует экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Указанный диапазон V_F(2.7В-3.7В при 20мА) виден на этой кривой. Разработчики используют это для расчета необходимого значения токоограничивающего резистора для заданного напряжения питания.

4.6 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма иллюстрирует угол обзора 120°. Интенсивность почти равномерна в пределах центрального конуса и спадает к краям. Эта картина важна для приложений, требующих определенных углов освещения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

The LED has a compact SMD footprint. Critical dimensions include the body size, lead spacing, and overall height. A detailed dimensioned drawing is provided in the datasheet with a standard tolerance of ±0.1mm unless otherwise noted. The suggested pad layout on the PCB is also shown, which is designed for reliable soldering and mechanical stability. Designers are advised to modify the pad dimensions based on their specific PCB manufacturing process and thermal requirements.

5.2 Идентификация полярности

Компонент имеет анод и катод. Чертеж в техническом описании указывает полярность, обычно обозначенную выемкой, точкой или другой формой вывода. Правильную полярность необходимо соблюдать при разводке печатной платы и сборке для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Предоставлен подробный температурный профиль для 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, удерживается не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

Рекомендуется не подвергать светодиод более чем двум циклам пайки оплавлением. Следует избегать механических нагрузок на корпус светодиода во время нагрева и коробления печатной платы после пайки.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть менее 350°C, а время контакта на вывод не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25Вт). Между пайкой двух выводов следует выдерживать интервал охлаждения не менее 2 секунд, чтобы предотвратить тепловой удар.

6.3 Переделка и ремонт

Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, следует использовать двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, минимизируя нагрузку на светодиод. Потенциальное влияние переделки на характеристики светодиода необходимо оценить заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются в формованной транспортной ленте с размерами, указанными в техническом описании. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры катушки (диаметр 7 дюймов) предоставлены для настройки автоматизированного оборудования.

7.2 Чувствительность к влаге и хранение

Продукт упакован в влагозащитный алюминиевый пакет с осушителем и индикаторной картой влажности. Чтобы предотвратить повреждение, вызванное влагой ("эффект попкорна") во время пайки оплавлением:

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности.
• После вскрытия:"Срок хранения на открытом воздухе" составляет 1 год при ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Неиспользованные детали следует повторно герметизировать.
• Прогрев (сушка):Если осушитель указывает на насыщение или превышено время хранения, перед использованием необходимо прогреть при 60±5°C в течение 24 часов.

7.3 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит коды для:

• Партномер заказчика (CPN)
• Номер продукта (P/N)
• Количество в упаковке (QTY)
• Ранг силы света (CAT)
• Ранг цветности/доминирующей длины волны (HUE)
• Ранг прямого напряжения (REF)
• Номер партии (LOT No.)

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов приборной панели, подсветки переключателей и плоской подсветки ЖК-панелей и символов.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Общая индикация:Индикаторы состояния питания, выбора режима и другие индикаторы пользовательского интерфейса в широком спектре потребительской, промышленной и автомобильной электроники.

8.2 Ключевые аспекты проектирования

• Ограничение тока:Внешний последовательный резисторабсолютно обязателендля ограничения прямого тока. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения может вызвать большой, разрушительный всплеск тока.
• Тепловой менеджмент:Соблюдайте кривую снижения прямого тока. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на печатной плате или другой теплоотвод, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.
• Защита от ESD:Реализуйте схемы защиты от электростатического разряда на чувствительных линиях и соблюдайте надлежащие процедуры обращения во время сборки.
• Оптическое проектирование:Учитывайте угол обзора 120° и диаграмму направленности при проектировании световодов, линз или рассеивателей для достижения желаемого эффекта освещения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

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

• Размер и плотность:Значительно меньшая занимаемая площадь позволяет миниатюризацию.
• Автоматизация:Полная совместимость с высокоскоростной SMT-сборкой, снижающая стоимость производства.
• Производительность:Технология InGaN обеспечивает более высокую эффективность и более яркое зеленое свечение по сравнению со старыми материалами.
• Надежность:Конструкция SMD часто приводит к лучшим тепловым характеристикам и механической прочности при правильной пайке.
• Соответствие стандартам:Устройство не содержит свинца, соответствует директивам RoHS и EU REACH, а также стандартам без галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), что делает его подходящим для экологически ориентированных проектов и глобальных рынков.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое сопротивление резистора использовать при питании 5В?

Используя закон Ома (R = (V_{питания}- V_F) / I_F) и предполагая типичное V_F= 3.3В при 20мА: R = (5В - 3.3В) / 0.02А = 85 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 82 или 100 Ом. Всегда рассчитывайте для минимального V_F(2.7В), чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный номинал.

10.2 Можно ли подавать ток 30мА для большей яркости?

Нет. Предельный параметр для постоянного прямого тока составляет 25мА. Превышение этого параметра ставит под угрозу надежность и может вызвать немедленный или постепенный отказ. Для большей яркости выберите светодиод из бина с более высокой силой света (например, бин S1) или продукт, рассчитанный на больший ток.

10.3 Как температура влияет на световой поток?

Как показано на характеристических кривых, сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. При 85°C выходная мощность может составлять лишь 60-70% от значения при 25°C. Это необходимо учитывать в оптическом проектировании системы.

10.4 Требуется ли радиатор?

Для непрерывной работы при 20мА и умеренных температурах окружающей среды (<50°C) тепло обычно достаточно рассеивается через выводы светодиода в медь печатной платы. Следование рекомендуемой конфигурации контактных площадок улучшает этот процесс. Для высоких температур окружающей среды или при работе близко к максимальному току увеличение площади медного покрытия печатной платы, соединенного с контактными площадками светодиода, действует как эффективный радиатор.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для промышленного контроллера.

1. Требование:Несколько ярко-зеленых светодиодов для индикации статуса "Система готова". Панель работает в среде с температурой до 60°C.
2. Выбор:Выбран светодиод 16-213/GHC-YR1S1/3T из бина S1 (180-225 мкд) для высокой видимости.
3. Проектирование схемы:Используется шина питания системы 3.3В. Предполагая V_F= 3.3В, рассчитывается последовательный резистор: R = (3.3В - 3.3В) / 0.02А = 0 Ом. Это недопустимо. Следовательно, светодиод запитывается меньшим током, например, 15мА. R = (3.3В - 3.0В*) / 0.015А = 20 Ом. (*V_Fоценено ниже для 15мА по ВАХ).
4. Проверка теплового режима:При температуре окружающей среды 60°C кривая снижения требует уменьшения максимального тока. Работа при 15мА обеспечивает хороший запас прочности ниже сниженного предела, гарантируя долгосрочную надежность.
5. Разводка платы:Конфигурация контактных площадок на печатной плате следует рекомендациям технического описания, с дополнительными медными полигонами, соединенными с катодной площадкой для распределения тепла.
6. Результат:Надежная, стабильно яркая система индикации, подходящая для условий эксплуатации.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе. Активная область состоит из InGaN. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода, электроны и дырки инжектируются в активную область из N-типа и P-типа слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, зеленому (~518 нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый чип, обеспечивает механическую стабильность и действует как линза для формирования выходного светового пучка.

13. Технологические тренды

Разработка SMD светодиодов, подобных этому, является частью более широких тенденций в оптоэлектронике:

• Миниатюризация:Постоянное уменьшение размеров корпуса (например, от 0603 до 0402 до 0201 в метрической системе) для создания все более компактных устройств.
• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипа приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на ватт электрической мощности).
• Согласованность цвета:Более жесткие спецификации бининга и передовые производственные процессы обеспечивают очень равномерный цвет и яркость между производственными партиями, что критически важно для многодиодных массивов и дисплеев.
• Повышенная надежность:Улучшенные материалы корпуса и конструкции теплового менеджмента увеличивают срок службы и позволяют использовать в более жестких условиях (более высокая температура, влажность).
• Интеграция:Тенденции включают интеграцию управляющих ИС, токоограничивающих резисторов или даже нескольких цветных чипов (RGB) в один корпус, упрощая схемотехнику для конечного пользователя.

Эти тенденции направляют эволюцию компонента в сторону более производительных, надежных и удобных для применения решений.