Светилов
Назад

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов

Время на чтение: 15 мин
0
654

Стремление к миниатюризации электронных устройств привело к созданию безвыводных радиоэлементов. Эта тенденция не обошла и светодиоды – SMD-приборы значительно потеснили обычные выводные во многих областях, а в осветительной практически выдавили их с рынка.

Что такое SMD-светодиод

SMD-светодиод относится к категории Surface Mounted Device – прибор, монтируемый на поверхность. Если у обычных выводных (true hole) элементов для установки на плату требуется просверлить отверстие и припаять ножки с обратной стороны, то радиодетали SMD припаиваются прямо к дорожкам, расположенным на верхней плоскости печатной платы.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Внешний вид SMD-светодиода.

Принципиально светоизлучающий элемент в формате SMD устроен так же, как и его выводной прототип. На керамической подложке закреплен p-n переход из полупроводника, обладающего выраженным эффектом свечения при приложении прямого напряжения. Сверху он закрыт линзой из прозрачного компаунда. При необходимости сверху наносится слой люминофора. Главное отличие – отсутствие гибких выводов. Для пайки непосредственно к полигонам печатной платы предусмотрены контактные площадки.

Достоинства и недостатки светодиодов SMD

К плюсам LED в исполнении SMD относятся:
упрощение (следовательно, удешевление) производства печатных плат – отсутствует (или сводится к минимуму) этап сверления и металлизации отверстий;
упрощение (удешевление) технологии монтажа элементов на плату – отсутствует этап формовки и изгиба выводов, сама процедура пайки лучше поддается автоматизации и т.п.;
возможность обратную сторону платы делать из металла – упрощается проблема отвода тепла;
проще охлаждать сами элементы из-за плотного прилегания к плате большой поверхностью;
меньший размер электронных устройств из-за небольшого размера деталей и плотного размещения;
снижение побочных емкостей и индуктивностей, что важно при разработке высокочастотных устройств.
Есть и недостатки:
если устройство собирается вручную, потребуются более квалифицированные мастера;
высока инвестиционная составляющая стоимости готовой продукции – оборудование для монтажа сложное и стоит дорого;
при тепловом расширении или изгибе печатной платы возможен отрыв контактов элементов от мест пайки, а также возникновение микротрещин.

В целом плюсы перевешивают – в итоге готовые изделия имеют меньшие размеры, массу и себестоимость.

Существует миф о неремонтопригодности электронной аппаратуры, произведенной с применением SMD-элементов. Но это только миф. Работоспособность такой техники вполне можно восстанавливать, для этого потребуется небольшое дополнительное оборудование, а также повышенный опыт и квалификация мастера.

Виды и типы SMD

Условно почти все светодиоды делят на две глобальные категории:

  • предназначенные для освещения;
  • предназначенные для индикации состояния электронных устройств.

Для первой категории SMD-элементы практически полностью вытеснили выводные, во второй – оставили им узкую нишу. Поэтому для излучающих элементов поверхностного монтажа можно применить ту же классификацию.

Линия раздела проходит по техническим характеристикам:

  • для осветительных элементов важен световой поток и требуется цвет, близкий к естественному;
  • индикаторным элементам важны не столько цвет и яркость, сколько контрастность к окружающему фону.

Поэтому для индикации можно использовать LED со свечением p-n перехода, а для освещения – только с люминофорным покрытием. Хотя это тоже достаточно условно – никто не запрещает для индикации применять приборы с люминофором и белым свечением.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Светодиод белого свечения, индицирующий подачу питания на плату.

Все это относится к LED оптического, видимого диапазона. Как отдельный тип светодиодов SMD надо упомянуть приборы со спектром излучения, лежащим за пределами восприятия человеческого глаза. К таким относятся ультрафиолетовые и инфракрасные излучатели. Первые применяются для создания компактных источников УФ-излучения. Их используют для детекторов валют, для поиска биологических следов и т.д. Вторые применяются в системах передачи сигналов – в пультах дистанционного управления бытовой аппаратурой, в системах охранной сигнализации и т.п. Эти светодиоды также выпускаются в формате SMD.

Также надо упомянуть LED-матрицы для систем освещения, произведенные по самой прогрессивной на сегодняшний день технологии COB. Вопреки бытующему мнению, этот принцип производства вовсе не противоречит формату SMD. И COB-светодиоды производятся, в том числе, в виде Surface Mounted Device.

Читайте также
Подробное описание характеристик и видов светодиодов

 

Размеры SMD-светодиодов

Тип светодиода обозначается габаритами его корпуса. Так, распространенный типоразмер LED 5050 означает, что светоизлучающий элемент помещен в оболочку длиной и шириной 5,0 мм.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Светодиод типоразмера 5050 с люминофорным покрытием и без него.

Важно! Маркировка обозначает только размер корпуса. Электрические и оптические характеристики у LED даже одного типоразмера могут отличаться в зависимости от типа и количества установленных кристаллов, поэтому для однозначного определения параметров надо использовать технические спецификации на светодиоды.

Соответствие размеров распространенных SMD светодиодов в таблице:

ТипоразмерДлина сборки, ммШирина сборки, ммКол-во излучающих p-n переходовСветовой поток, лмНоминальный ток, мА
35283.52.81/30.6..5020
50505.05.03/ 42..1460/80
56305.63.0157150
70207.02.0145..60150
30203.02.018..1020
28352.83.5120/50/10060/150/300

Размеры светодиодов, предназначенных для индикации, маркируются согласно международному стандарту EIA-96 в дюймах. Наиболее распространены корпуса 0603 и 1206.

Обозначение типоразмераРазмер в дюймахМетрические габариты, ммСоответствие метрическому типоразмеру
06030.063''x 0.031''1.6 x 0.81608
12060.126''x 0.063''3.2 x 1.63216

Здесь действует то же правило – в корпусах одного типоразмера могут быть выполнены светодиоды разного цвета свечения, разного рабочего тока и т.д. Поэтому полностью параметры по обозначению EIA не определить.

Маркировка SMD

Формат SMD возник в результате стремления к миниатюризации радиоэлектронных компонентов, поэтому место для нанесения на них информации о типе и технических характеристиках отсутствует. Если даже задаться такой целью, надписи будут слишком мелкими для комфортного считывания. Поэтому маркировка сводится лишь к обозначению выводов прибора. Это важно, потому что хотя LED и относятся к классу диодов, для запирания обратного тока малопригодны из-за низкой толерантности к обратному напряжению. Если обычный диод установить без соблюдения полярности, этот производственный брак легко выявить и исправить. Световой же излучатель после подачи питания с большой вероятностью выйдет из строя. Даже если проблема обнаруживается до подачи напряжения, миниатюрный индикаторный LED с помощью паяльного фена демонтировать проблематично – расплавить прозрачный пластиковый кожух, закрывающий p-n-переход, проще простого.

Поэтому при монтаже индикаторных LED надо обратить внимание на наличие мнемонического рисунка, обозначающего расположение анода или катода.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Маркировка выводов индикаторных LED.
Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Смонтированный светодиод в корпусе 0603 с видимой маркировкой выводов.

Элементы, предназначенные для освещения, обычно имеют на корпусе скос, прилив или выемку – в большинстве случаев она означает катод. Но нет гарантии, что производитель строго соблюдает это правило. Поэтому в случае сомнений лучше подстраховаться и проверить LED (хотя бы один из партии) мультиметром.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Маркировка выводов осветительных LED. Схема и требования к установке SMD-светодиодов

Упоминалось, что SMD-элемент ничем не отличается от обычного светодиода, за исключением безвыводного корпуса. Поэтому схема включения отличаться также не будет. Подавать питающее напряжение на LED надо через драйвер или ограничительный резистор с соблюдением полярности.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Схема подключения SMD-излучателя.

Светодиоды можно объединять в последовательные цепочки, которые потом параллельно соединять в матрицы. Такой комбинацией достигается нужная мощность при заданном напряжении питания.

Характеристики и внешний вид SMD светодиодов
Цепочка LED.

При ремонте осветительных приборов с заменой излучающих элементов (одного или нескольких) во время работы плату следует оберегать от изгибов и механических напряжений. Все элементы формата SMD в таких условиях склонны к образованию микротрещин в корпусе, нарушению целостности пайки, невидимой глазу. В качестве итога такого ремонта можно получить несколько неисправных светодиодов вместо одного и потерю времени на поиск неисправности. Лучше вообще не снимать плату, но она установлена на радиаторе, имеющем большую массу и теплоемкость, поэтому для прогрева припоя потребуется паяльник или фен повышенной мощности. Если есть уверенность, что конкретный светодиод вышел из строя, его можно попытаться не отпаять, а выкусить. Но надо следить, чтобы не повредить механически печатные проводники. При обратной установке исправного элемента надо помнить, что LED чувствительны к перегреву и стараться избегать длительной пайки.

Тематическое видео:

При разработке самодельных осветительных устройств следует помнить о проблеме отведения тепла от LED. Плату всегда надо устанавливать на дополнительный радиатор достаточной площади, а для этого она должна иметь соответствующий конструктив (отсутствие элементов с обратной стороны, отверстия под винты для крепления и т.д.).

Несмотря на некоторые недостатки, формат электронных компонентов SMD прижился в радиоэлектронной промышленности. Вклад миниатюрных безвыводных элементов в удешевление электронной аппаратуры в последнее десятилетие весьма весом. Светодиоды также участвуют в этом процессе.

Автор:
Попков Алексей
Поделиться
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и правилами нашего сайта.

Adblock
detector