Техническая документация на боковой SMD светодиод серии 57-21 - Габариты корпуса 2.0x1.25x0.7мм - Прямое напряжение 2.0В - Сила света 51мкд - Желто-зеленый цвет

1. Обзор продукта

Серия 57-21 представляет собой семейство светоизлучающих диодов (СИД) для поверхностного монтажа (SMD) с боковым излучением. Эти компоненты предназначены для применений, где пространство ограничено, а требуется широкий угол обзора. Серия доступна в нескольких цветах, включая конкретный желто-зеленый вариант, подробно описанный в данном документе, в котором используется полупроводниковый чип из материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия).

Ключевые преимущества этой серии проистекают из конструкции корпуса. Он обеспечивает широкий угол обзора, обычно 120 градусов, что достигается за счет оптимизированной конструкции внутреннего отражателя. Эта особенность значительно повышает эффективность ввода света, что делает эти светодиоды особенно подходящими для использования со световодами, распространенным компонентом в узлах подсветки. Кроме того, их низкая потребность в прямом токе (20 мА для типичной работы) делает их идеальными для устройств с питанием от батарей или другой портативной электроники, чувствительной к энергопотреблению.

Целевой рынок и основные области применения включают оборудование для автоматизации офиса (OA), подсветку полноцветных жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), внутреннее освещение автомобилей, а также замену традиционных индикаторных ламп или небольших люминесцентных ламп в различных электронных устройствах.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):25 мА постоянного тока. Непрерывный постоянный ток не должен превышать это значение.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая внутри устройства.
• Рабочая и температура хранения:Диапазон от -40°C до +85°C (рабочая) и от -40°C до +100°C (хранение).
• Электростатический разряд (ESD):Выдерживает 2000В по модели человеческого тела (HBM), что указывает на умеренный уровень устойчивости к ЭСР для монтажа.
• Температура пайки:Совместим с оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручной пайкой при 350°C в течение 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 20 мА.

• Сила света (I_v):Типичное значение составляет 51 милликандела (мкд), минимальное - 32 мкд. Допуск по силе света составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):575 нанометров (нм). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):573 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как цвет света, с жестким допуском ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм. Это указывает на диапазон излучаемых длин волн, центрированный вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно 2.0В, в диапазоне от минимума 1.7В до максимума 2.4В при 20 мА, с допуском ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 микроампер (мкА) при приложенном обратном напряжении 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт использует трехкодовую систему сортировки для категоризации вариаций ключевых параметров, позволяя разработчикам выбирать светодиоды с постоянными характеристиками для своего применения.

• CAT (Ранг силы света):Этот код группирует светодиоды на основе измеренной выходной силы света.
• HUE (Ранг доминирующей длины волны):Этот код классифицирует светодиоды по их точной доминирующей длине волны, обеспечивая постоянство цвета.
• REF (Ранг прямого напряжения):Этот код сортирует светодиоды по падению прямого напряжения при испытательном токе.

Эти коды нанесены на упаковку продукта и этикетки катушек, что позволяет точно подбирать компоненты в процессе сборки для применений, требующих равномерной яркости или цвета.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с током. В нормальном рабочем диапазоне она, как правило, линейна, но насыщается при очень высоких токах.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Этот график демонстрирует эффект теплового тушения, характерный для светодиодов, когда световая эффективность снижается с ростом температуры перехода. Выходная мощность обычно снижается при увеличении температуры от -40°C до +100°C.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Это стандартная ВАХ для диода, показывающая экспоненциальную зависимость. Типичное V_F2.0В считывается с этой кривой при 20 мА.
• Кривая снижения номинала прямого тока:Этот важный график определяет максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры максимальный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить перегрев и обеспечить надежность.
• Диаграмма направленности:Полярная диаграмма визуально представляет угол обзора 120 градусов, показывая угловое распределение интенсивности света.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, центрированный на 575 нм с шириной полосы 20 нм, подтверждающий желто-зеленую цветовую точку.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габариты корпуса

Светодиод имеет компактный корпус SMD с боковым излучением. Ключевые размеры (в миллиметрах, с общим допуском ±0.1 мм, если не указано иное) включают длину корпуса примерно 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.7 мм. Подробные чертежи показывают расположение контактных площадок анода и катода, общую форму и рекомендуемый посадочный рисунок для разводки печатной платы.

5.2 Идентификация полярности

Компонент имеет маркировку полярности. Катод обычно обозначается визуальным маркером, таким как выемка, точка или зеленоватый оттенок на соответствующей стороне линзы или корпуса. Правильная ориентация крайне важна во время сборки.

5.3 Упаковка в катушки и ленты

Светодиоды поставляются на формованной несущей ленте для автоматической сборки методом "pick-and-place". Указаны ширина ленты, шаг карманов и размеры. Каждая катушка содержит 2000 штук. Сама катушка имеет определенные размеры фланца и ступицы. Упаковка включает меры защиты от влаги: катушки запечатаны внутри алюминиевого влагозащитного пакета вместе с осушителем и индикаторной картой влажности для защиты устройств от окружающей влаги во время хранения и транспортировки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Пайка оплавлением:Устройство рассчитано на профили бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд. Критически важно соблюдать рекомендуемые скорости нагрева, выдержки и охлаждения, чтобы предотвратить тепловой удар и обеспечить надежность паяных соединений.

Ручная пайка:Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на контактную площадку. Используйте маломощный паяльник и избегайте приложения чрезмерного механического напряжения.

Условия хранения:Для сохранения паяемости устройства должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах при температуре ниже 30°C и относительной влажности ниже 60%. После вскрытия пакета компоненты должны быть использованы в течение определенного периода времени (обычно 168 часов в заводских условиях) или просушены в соответствии со стандартными рекомендациями IPC/JEDEC перед оплавлением.

7. Информация об упаковке и заказе

Стандартная единица заказа - катушка на 2000 штук. Этикетка продукта на катушке содержит основную информацию, включая номер детали (PN), номер детали заказчика (CPN), количество (QTY), номер партии (LOT NO) и три критических кода сортировки: CAT, HUE и REF. На этикетке также указано соответствие требованиям RoHS и бессвинцовой технологии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка ЖК-дисплеев:Боковая геометрия и широкий угол делают его идеальным для краевой подсветки тонких ЖК-панелей в телефонах, планшетах и комбинациях приборов.
• Освещение световодов:Оптимизированная световая связь эффективно вводит свет в акриловые или поликарбонатные световоды для индикаторов состояния или символической подсветки.
• Индикаторы портативных устройств:Низкое энергопотребление идеально подходит для устройств с питанием от батарей, таких как Bluetooth-гарнитуры, пульты дистанционного управления и портативные медицинские приборы.
• Внутреннее освещение автомобилей:Может использоваться для подсветки кнопок, переключателей и небольших дисплеев на приборной панели и центральной консоли.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого значения (например, 20 мА для типичной яркости). Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия под контактными площадками светодиода, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе вблизи предельных параметров, чтобы помочь рассеять тепло и сохранить производительность и долговечность.
• Защита от ЭСР:Применяйте стандартные меры предосторожности от ЭСР во время монтажа и сборки. Рассмотрите возможность добавления диодов подавления переходных напряжений (TVS) или другой защиты на чувствительные линии, если светодиод подключен к внешним интерфейсам.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными SMD светодиодами с верхним излучением, ключевым отличием серии 57-21 является ее форм-фактор с боковым излучением, который позволяет осуществлять подсветку с края печатной платы. По сравнению с другими боковыми светодиодами, ее преимущества включают конкретную технологию AlGaInP для высокоэффективного желто-зеленого света, очень широкий угол обзора 120 градусов, оптимизированный для световодов, и четко определенную сортировку для постоянства цвета и интенсивности. Сочетание низкого V_Fи хорошей силы света обеспечивает высокую световую отдачу для своего класса.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Пиковая длина волны (λ_p) - это физический пик спектра излучаемого света. Доминирующая длина волны (λ_d) - это единственная длина волны, которая создавала бы такое же цветовое восприятие для человеческого глаза. Для светодиодов λ_dчасто является более релевантной спецификацией для подбора цвета.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без токоограничивающего резистора?

О: Нет. Светодиод - это устройство, управляемое током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения вызовет протекание чрезмерного тока, что может мгновенно его разрушить. Последовательный резистор или активный регулятор тока обязательны.

В: Как температура окружающей среды влияет на производительность?

О: При повышении температуры прямое напряжение (V_F) немного уменьшается, но сила света падает более значительно (тепловое тушение). Кривая снижения номинала должна соблюдаться для максимального тока. Высокие температуры также ускоряют долгосрочную деградацию.

В: Что означают коды CAT, HUE и REF для моего проекта?

О: Если ваше применение требует однородного внешнего вида (например, ряд индикаторных ламп), вы должны указывать узкие диапазоны для HUE (цвет) и CAT (яркость). Для простых индикаторов включения/выключения могут быть достаточны стандартные диапазоны. Код REF помогает в проектировании схем управления с постоянным током.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Подсветка клавиатуры мобильного телефона

Разработчик использует четыре светодиода серии 57-21, размещенные вдоль края печатной платы под полупрозрачной клавиатурой. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает равномерное освещение всех клавиш. Светодиоды управляются последовательно с постоянным током 18 мА (чуть ниже типичного для увеличения срока службы батареи и снижения нагрева) с помощью специализированной микросхемы драйвера светодиодов, которая включает ШИМ-регулировку яркости от основного процессора телефона.

Пример 2: Индикатор на промышленной панели

На панели управления заводом красный светодиод 57-21 (из того же семейства серий) сочетается с индивидуально отлитым акриловым световодом, чтобы вывести индикатор состояния "Ошибка" с плотно упакованной печатной платы на этикетку на передней панели. Корпус с боковым излучением идеально вписывается в ограниченное пространство за панелью. Разработчик выбирает светодиоды из одного диапазона HUE, чтобы обеспечить соответствие красного цвета другим индикаторам на панели.

12. Введение в технологический принцип

Этот светодиод основан на технологии полупроводников AlGaInP. Когда прямое напряжение приложено к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В материалах AlGaInP эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света) с длинами волн в желтом, оранжевом, красном и зеленом спектре, в зависимости от точного состава сплава. Желто-зеленый цвет (доминирующая длина волны 573 нм) достигается путем тщательного контроля соотношений алюминия, галлия, индия и фосфора во время роста кристалла. Затем излучаемый свет формируется и направляется эпоксидной линзой и внутренней отражающей структурой корпуса для достижения желаемого угла обзора.

13. Тенденции и развитие отрасли

Тенденция в SMD индикаторных светодиодах продолжается в сторону повышения эффективности (больше светового выхода на мА), улучшения постоянства цвета за счет более узкой сортировки и увеличения миниатюризации при сохранении или улучшении оптических характеристик. Также растет спрос на более высокие классы надежности, особенно для автомобильных и промышленных применений, которые могут включать расширенные температурные диапазоны и более строгие испытания на надежность. Форм-фактор с боковым излучением остается важным для подсветки все более тонкой потребительской электроники и автомобильных дисплеев. Кроме того, интеграция с управлением на плате, например, включение чип-резистора или простой микросхемы для работы с постоянным током внутри корпуса, является новой тенденцией для упрощения схемотехники.