Миниатюрный SMD светодиод серии 65-21 с верхним излучением - Габариты 2.0x1.25x0.7мм - Напряжение 2.7-3.5В - Синий цвет - Мощность 0.11Вт - Техническая документация

1. Обзор продукта

Серия 65-21 представляет собой семейство миниатюрных поверхностно-монтируемых светодиодов (SMD LED) с верхним излучением. Эти компоненты разработаны как компактные и эффективные источники света, в первую очередь для индикации и подсветки. Серия характеризуется белым корпусом для поверхностного монтажа, который защищает кристалл светодиода от воздействия окружающей среды.

Ключевое преимущество серии заключается в её оптической конструкции. Конструкция корпуса обеспечивает широкий угол обзора, типичное значение которого составляет 120 градусов (2θ1/2). Это достигается за счёт оптимизированной конструкции внутренних отражателей в корпусе, что улучшает извлечение и распределение света. Данная характеристика делает эти светодиоды особенно подходящими для применений со световодами, где критически важны эффективная связь и равномерное освещение.

Целевые рынки включают потребительскую электронику, автомобильные интерьеры, промышленные панели управления и общее освещение, где требуется надёжное, маломощное индикаторное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Прибор рассчитан на надёжную работу в следующих пределах, превышение которых может привести к необратимому повреждению:

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Максимальный постоянный ток для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):110 мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус при температуре окружающей среды 25°C.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для нормальной работы.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Для ИК оплавления пиковая температура не должна превышать 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время пайки на каждый вывод — 3 секунды.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры измеряются при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимальных 180 мкд до максимальных 360 мкд, с типичным допуском ±11%. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость светодиода.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины от пикового значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):468 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 464 нм до 472 нм, с допуском ±1 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет (синий).
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм (тип.). Ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.7 В (мин.) до 3.5 В (макс.) при токе 20 мА, с типичным допуском ±0.05В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при приложенном обратном напряжении 5В.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бина́м) на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три группы (S1, S2, T1) на основе измеренной силы света при I_F=20мА:

- Группа S1:от 180 мкд до 225 мкд

- Группа S2:от 225 мкд до 285 мкд

- Группа T1:от 285 мкд до 360 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Синий цвет контролируется через четыре группы длин волн (AA1 до AA4):

- Группа AA1:от 464.0 нм до 466.0 нм

- Группа AA2:от 466.0 нм до 468.0 нм

- Группа AA3:от 468.0 нм до 470.0 нм

- Группа AA4:от 470.0 нм до 472.0 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на восемь групп (B34 до B41), каждая из которых охватывает диапазон 0.1В от 2.70В до 3.50В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с совпадающим V_Fдля равномерного распределения тока в параллельных цепях.

4. Анализ характеристических кривых

В даташите представлены несколько характеристических кривых, важных для проектирования.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость. Кривая указывает напряжение, необходимое для достижения определённого тока накачки, что критически важно для выбора токоограничивающих резисторов или проектирования драйверных схем.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Демонстрирует, что световой выход увеличивается с током, но может быть не идеально линейным, особенно при высоких токах, где эффективность может снижаться из-за нагрева.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает тепловое снижение светового выхода. Сила света уменьшается при повышении температуры окружающей среды, что необходимо учитывать в высокотемпературных средах.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры окружающей среды:Указывает, что V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент, слегка уменьшаясь при повышении температуры.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма, иллюстрирующая пространственное распределение интенсивности света, подтверждающая широкую, ламбертовскую диаграмму направленности.
• Спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, показывающий характерный узкий пик синего излучения с центром около 468 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет компактный SMD корпус. Ключевые размеры включают длину корпуса около 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.7 мм. Контактные площадки анода и катода чётко определены. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок

Предоставлен шаблон контактных площадок для обеспечения надёжной пайки и правильного позиционирования в процессе оплавления. Следование этому рекомендуемому шаблону помогает предотвратить эффект "гробницы" и обеспечивает хорошее тепловое и электрическое соединение.

5.3 Идентификация полярности

Корпус имеет маркер полярности, обычно это выемка или точка рядом с выводом катода (отрицательный). Правильная ориентация жизненно важна для функциональности схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основной метод пайки — инфракрасная (ИК) пайка оплавлением.

• Профиль оплавления:Максимальная пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 260°C должно быть ограничено максимум 10 секундами, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.
• Ручная пайка:При необходимости можно использовать паяльник с температурой жала не выше 350°C, время пайки на каждый вывод должно быть ограничено 3 секундами.
• Условия хранения:Компоненты упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем. Если пакет был открыт более 72 часов в среде, превышающей 30°C/60% относительной влажности, перед оплавлением может потребоваться прогрев для предотвращения "попкорн-эффекта" во время пайки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматизированной сборки. Несущая лента вмещает компоненты, а размеры катушки стандартизированы. Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка включает влагозащитный алюминиевый пакет с осушителем и индикаторной картой влажности.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию:

- CAT:Код группы силы света (напр., S1, T1).

- HUE:Код группы доминирующей длины волны (напр., AA2, AA4).

- REF:Код группы прямого напряжения (напр., B36, B40).

- Также указаны номер детали (PN), количество (QTY) и номер партии (LOT NO).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Оптические индикаторы:Индикаторы состояния на потребительской электронике, бытовой технике и промышленном оборудовании.
• Связь со световодами:Широкий угол обзора и конструкция корпуса делают его идеальным для передачи света с печатной платы на переднюю панель или дисплей через акриловый или поликарбонатный световод.
• Подсветка:Для ЖК-дисплеев, клавиатур, мембранных переключателей и символов.
• Автомобильное интерьерное освещение:Подсветка приборной панели, подсветка переключателей и другие маломощные функции внутреннего освещения, учитывая, что рабочий диапазон температур достигает +85°C.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока для ограничения I_Fдо желаемого значения (≤30 мА постоянного тока). Рассчитайте резистор по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведётся при высоких температурах окружающей среды или высоких токах, для поддержания производительности и долговечности.
• Защита от ЭСР:Прибор рассчитан на 1000В (HBM). Соблюдайте стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР во время сборки. Для чувствительных применений рассмотрите возможность добавления подавления переходных напряжений на линиях.

9. Надёжность и гарантия качества

Продукт проходит комплексный набор испытаний на надёжность, проводимых с уровнем доверия 90% и допустимым процентом дефектных изделий в партии (LTPD) 10%. Тестовые пункты включают:

- Стойкость к пайке оплавлением

- Температурные циклы (-40°C до +100°C)

- Термоудар (-10°C до +100°C)

- Хранение при высокой и низкой температуре

- Срок службы при постоянном токе (1000 часов при 20мА)

- Высокая температура/высокая влажность (85°C/85% относительной влажности)

Эти испытания подтверждают надёжность светодиода при различных воздействиях окружающей среды и рабочих нагрузках.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чём разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_p) — это физическая длина волны максимального спектрального излучения. Доминирующая длина волны (λ_d) — это длина волны монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза того же цвета, что и светодиод. λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30 мА непрерывно?

О: Да, 30 мА — это максимальный номинальный постоянный прямой ток. Однако для оптимального срока службы и учёта потенциального теплового роста в приложении, обычно практикуется питание меньшим током, например 20 мА, что обеспечивает хороший баланс яркости и надёжности.

В: Как интерпретировать коды сортировки на этикетке?

О: Трёхбуквенные коды (напр., CAT:T1, HUE:AA3, REF:B38) позволяют выбирать светодиоды с жёстко контролируемыми характеристиками. Для обеспечения единообразного внешнего вида в продукте указывайте и используйте светодиоды из одной или соседних групп по силе света и доминирующей длине волны.

11. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для потребительского маршрутизатора с использованием световода.

1. Выбор:Выберите светодиод серии 65-21 из-за его широкого угла обзора, который эффективно связывается со световодом.

2. Проектирование схемы:Логическое питание маршрутизатора — 3.3В. Целевой ток I_F= 15 мА для достаточной яркости и меньшей мощности. Используя типичное V_F3.0В (из группы B36), рассчитайте последовательный резистор: R = (3.3В - 3.0В) / 0.015А = 20 Ом. Используйте стандартный резистор 20 Ом, 1/10Вт.

3. Размещение на плате:Разместите светодиод на печатной плате в соответствии с рекомендуемой схемой контактных площадок. Установите его точно под входом световода. Убедитесь, что высокие компоненты не отбрасывают тень.

4. Тепловой режим:Рассеиваемая мощность минимальна (P = V_F* I_F≈ 45 мВт), поэтому в этом внутреннем применении не требуется специального теплоотвода.

12. Введение в технический принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом кристалле из нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал p-n перехода диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещённой зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемого света — в данном случае, в синем спектре (~468 нм). Линза из эпоксидной смолы в корпусе является прозрачной для максимального пропускания света и имеет форму для управления углом луча.

13. Тенденции и контекст отрасли

Серия 65-21 вписывается в текущую тенденцию миниатюризации и повышения эффективности в оптоэлектронике. SMD светодиоды продолжают заменять выводные версии благодаря их пригодности для автоматизированной сборки, меньшей занимаемой площади и низкому профилю. Функция широкого угла обзора отвечает растущей потребности в компонентах, эффективно работающих со световодами в современных гладких дизайнах продуктов, где источник света часто скрыт. Кроме того, доступность точной сортировки позволяет добиться большей согласованности цвета и яркости в массовом производстве, что становится всё более важным для потребительской электроники и автомобильных применений, где требуется эстетическая однородность.