Техническая документация на SMD LED 17-21 Blue Chip - 1.6x0.8x0.6мм - Макс. 3.1В - 40мВт - Английская версия

1. Обзор продукта

Серия 17-21 представляет собой компактный светодиод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), использующий чип InGaN (нитрид индия-галлия) для получения синего света. Этот компонент разработан для современного автоматизированного производства электроники, предлагая значительные преимущества в использовании площади платы и эффективности сборки по сравнению с традиционными корпусами с выводами.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование продукта

Основным преимуществом светодиода 17-21 SMD является его миниатюрный размер. Значительно меньшие габариты по сравнению со светодиодами в корпусах с выводами предоставляют ряд ключевых преимуществ для разработчиков и производителей продукции. Это позволяет создавать более компактные конструкции печатных плат (PCB), что критически важно для современных миниатюрных электронных устройств. Кроме того, это обеспечивает более высокую плотность компоновки, что означает возможность размещения большего количества компонентов на одной плате, оптимизируя функциональность в ограниченном пространстве. Это также приводит к снижению требований к складскому пространству как для компонентов, так и для готовой продукции. В конечном счете, эти факторы способствуют созданию более компактного, легкого и портативного оборудования для конечного пользователя. Легкость корпуса SMD делает его особенно подходящим для миниатюрных и портативных применений, где вес является критическим фактором.

1.2 Соответствие требованиям и экологические спецификации

Данное изделие разработано с учетом современных экологических и нормативных стандартов. Это бессвинцовый компонент, что соответствует глобальным ограничениям на использование опасных веществ. Изделие соответствует директиве RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Оно также соответствует регламенту ЕС REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals). Кроме того, оно классифицируется как не содержащее галогенов, со строгими ограничениями по содержанию брома (Br) и хлора (Cl): менее 900 ppm для каждого в отдельности и их общее количество менее 1500 ppm для Br+Cl.

1.3 Производство и совместимость

Светодиод поставляется упакованным в 8-миллиметровую ленту на катушках диаметром 7 дюймов, что является стандартом для высокообъемных автоматизированных сборочных линий типа «pick-and-place». Данный формат упаковки обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов, оптимизируя производственный процесс. Компонент также совместим со стандартными процессами пайки оплавлением — инфракрасным и парофазным, которые являются основными методами крепления SMD-компонентов на печатные платы. Это монохромный тип, излучающий свет в синем спектре.

2. Технические Параметры: Подробное Объективное Толкование

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых параметров, определенных в техническом описании, с объяснением их значимости для проектирования схемы и обеспечения надежности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Параметры Absolute Maximum Ratings определяют предельные значения воздействия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия нормальной работы, а пороговые значения, которые никогда не должны быть превышены.

• Обратное напряжение (VR): 5V - Приложение обратного смещения свыше 5V может вызвать пробой перехода. В техническом описании явно указано, что прибор не предназначен для работы в обратном режиме; номинал VR применяется только в условиях теста обратного тока (IR).
• Прямой ток (IF): 10mA - Это максимальный постоянный прямой ток, рекомендуемый для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP): 40mA - Данный параметр применим в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 на частоте 1 кГц. Он указывает, что устройство может выдерживать короткие импульсы высокого тока, которые могут использоваться для мерцания яркости или схем мультиплексирования.
• Рассеиваемая мощность (Pd): 40mW - Это максимальная мощность, которую корпус может рассеивать в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этого предела грозит перегревом и ускоренной деградацией светодиодного чипа.
• Электростатический разряд (ESD): 150 В (HBM) - Этот параметр определяет устойчивость к электростатическому разряду по модели человеческого тела (HBM). Он указывает на средний уровень чувствительности к ESD; для предотвращения повреждений от статического электричества необходимы соответствующие процедуры обращения (например, заземленные рабочие места, антистатические браслеты).
• Рабочая температура (Topr): от -40°C до +85°C Светодиод рассчитан на корректную работу в этом широком диапазоне температур окружающей среды, что делает его пригодным для потребительских, промышленных и некоторых автомобильных применений (за исключением систем, критичных к безопасности).
• Температура хранения (Tstg): от -40°C до +90°C Устройство может храниться без ухудшения характеристик в данном температурном диапазоне при отключенном питании.
• Температура пайки (Tsol):
  • Пайка оплавлением: Пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд.
  • Ручная пайка: температура жала паяльника до 350°C, не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и IF=5mA, если не указано иное. Они определяют основную световую отдачу и электрические характеристики.

• Сила света (Iv): от 11.5 мкд (Мин.) до 28.5 мкд (Макс.) - Это воспринимаемая яркость светодиода, измеряемая в милликанделах. Широкий диапазон указывает на значительный разброс между отдельными экземплярами, который контролируется с помощью системы сортировки (binning), описанной далее. Типичное значение в таблице не указано.
• Угол обзора (2θ1/2): 140° (Тип.) - Такой очень широкий угол обзора указывает на то, что светодиод излучает свет в широкой полусфере. Интенсивность измеряется под углом, при котором она падает до половины своего пикового значения (отсюда обозначение 2θ1/2).
• Пиковая длина волны (λp): 468 нм (Типичное значение) - Длина волны, при которой спектральное распределение мощности излучаемого света достигает максимума. Это физическое свойство полупроводникового материала InGaN.
• Доминирующая длина волны (λd): от 465,0 нм до 470,0 нм - Это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как соответствующую цвету света светодиода. Это ключевой параметр для определения цвета. Допуск составляет ±1 нм.
• Ширина спектрального излучения (Δλ): 25 нм (типичное значение) - Этот параметр измеряет ширину излучаемого спектра на половине его максимальной мощности (полная ширина на половине максимума - FWHM). Значение 25 нм характерно для синего светодиода InGaN, что указывает на относительно чистый спектральный цвет.
• Прямое напряжение (VF): от 2.7В (мин.) до 3.1В (макс.) - Падение напряжения на светодиоде при протекании указанного прямого тока (5мА). Этот параметр имеет решающее значение для проектирования цепи ограничения тока (обычно резистора). Допуск составляет ±0.1В.
• Обратный ток (IR): 50 мкА (макс.) - Небольшой ток утечки, протекающий при приложении максимального обратного напряжения (5 В). Данный тест предназначен только для характеристики.

3. Объяснение системы бининга

Для управления естественными вариациями в производственном процессе светодиоды сортируются по бинам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с согласованными характеристиками для своего применения.

3.1 Бининг по силе света

Светодиоды сортируются на основе измеренной световой силы при IF=5mA.

• Bin Code L: Минимум 11.5 мкд, максимум 18.0 мкд.
• Bin Code MМинимальная сила света: 18,0 мкд, максимальная: 28,5 мкд.

Допуск по силе света составляет ±11%. Конструкторы, которым требуется более высокая и стабильная яркость, выбирают биновую группу M.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды сортируются по доминирующей длине волны для обеспечения цветовой однородности.

• Bin Code X: Minimum 465.0 nm, Maximum 470.0 nm.

Допуск на доминирующую длину волны составляет ±1 нм. Все единицы укладываются в узкий диапазон 5 нм, что обеспечивает однородный синий оттенок.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды сортируются на основе падения прямого напряжения при IF=5 мА. Это важно для проектирования источника питания и обеспечения равномерного распределения тока при параллельном соединении нескольких светодиодов.

• Bin Code 10: Минимум 2.7В, максимум 2.9В.
• Bin Code 11Минимум 2,9 В, максимум 3,1 В.

Допуск на прямое напряжение составляет ±0,1 В. Выбор светодиодов из одного вольтажного бина минимизирует вариации яркости в параллельных сборках.

4. Анализ кривых производительности

В техническом описании приведены ссылки на "Типичные электрооптические характеристики". Хотя конкретные графики в тексте не представлены, мы можем сделать вывод об их стандартном содержании и значении.

4.1 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Типичная ВАХ показывает зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF). Она демонстрирует экспоненциальную природу диода. Кривая позволяет разработчикам определить VF для любого заданного рабочего тока в пределах номинального диапазона, что необходимо для расчета правильного значения последовательного токоограничивающего резистора: R = (Vsupply - VF) / IF.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока (Iv-IF)

Данная кривая показывает, как световой поток увеличивается с ростом прямого тока. Обычно зависимость линейна в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Этот график помогает разработчикам выбрать рабочую точку, которая обеспечивает баланс между яркостью, энергопотреблением и сроком службы прибора.

4.3 Спектральное распределение

График спектрального распределения показывает относительную оптическую мощность в зависимости от длины волны. Пик будет находиться вблизи типичной длины волны 468 нм с полушириной (FWHM) примерно 25 нм, что подтверждает монохроматический синий выход.

4.4 Температурная зависимость

Кривые, показывающие изменение прямого напряжения и силы света в зависимости от температуры перехода, имеют решающее значение для понимания работы в реальных условиях. Как правило, VF уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), в то время как сила света также снижается при повышении температуры.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 17-21 имеет очень компактные размеры. Ключевые размеры (в мм): длина корпуса 1.6, ширина 0.8, высота 0.6. Корпус имеет два припаиваемых вывода (анод и катод) на нижней стороне. На верхней стороне корпуса нанесена маркировка катода для обеспечения правильной ориентации полярности при монтаже и контроле. Допуски на все неуказанные размеры составляют ±0.1 мм.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность крайне важна для работы светодиода. Корпус имеет визуальную метку для идентификации катода (отрицательного вывода). Обычно это зеленая точка, выемка или скошенный угол на верхней части корпуса светодиода. Конструкция посадочного места на печатной плате должна соответствовать этой маркировке для обеспечения правильного электрического соединения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка критически важны для обеспечения надежности и производительности SMD светодиодов.

6.1 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуемый температурный профиль бессвинцовой пайки оплавлением приведен ниже:

• Предварительный нагрев: Нагрев от температуры окружающей среды до 150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Выдержка/Опрессовка: Время выше 217°C (температура ликвидуса для бессвинцового припоя) должно составлять 60-150 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время при температуре 255°C или выше не должно превышать 30 секунд.
• Охлаждение: Максимальная скорость охлаждения должна составлять 6°C в секунду.
• Важно: Повторную пайку оплавлением на одном и том же устройстве следует проводить не более двух раз.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Используйте паяльник с температурой жала менее 350°C.
• Нагревайте каждый вывод не более 3 секунд.
• Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее.
• Соблюдайте интервал не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода, чтобы предотвратить перегрев.
• В техническом описании указано, что повреждения часто возникают при ручной пайке.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги, что может вызвать "popcorning" (растрескивание корпуса) во время оплавления.

• Не вскрывать влагозащитный пакет до момента готовности продукции к использованию.
• После вскрытия: Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• Срок службы полаИспользовать в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия упаковки. Неиспользованные светодиоды должны быть повторно запечатаны в влагозащитный пакет.
• ОтжигЕсли индикатор влагопоглотителя изменил цвет или истек срок хранения на открытом воздухе, перед пайкой просушите светодиоды при температуре 60 ±5°C в течение 24 часов для удаления влаги.

6.4 Конструкция и механические напряжения при сборке

• Current LimitingОбязательно требуется внешний токоограничивающий резистор. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения вызывает значительный рост тока, что без резистора немедленно приводит к перегоранию.
• Механическое напряжениеНе прикладывайте механическое напряжение к светодиоду во время нагрева (пайки) или путем изгиба печатной платы после сборки.
• Ремонт: Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного прогрева обеих контактных площадок и извлечения компонента без нагрузки на одну сторону. Проверьте характеристики устройства после любой попытки ремонта.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в рельефной транспортной ленте для автоматизированной обработки.

• Ширина транспортной ленты: 8 мм.
• Диаметр катушки: 7 дюймов.
• Количество на катушке3000 штук.
• Подробные размеры карманов транспортной ленты и катушки приведены на чертежах в техническом описании.

7.2 Объяснение маркировки

Этикетки на катушках и упаковках содержат критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• CPN: Номер продукта заказчика (присвоенный покупателем).
• P/N: Номер изделия производителя.
• QTY: Количество в упаковке (например, 3000).
• CAT: Ранг силы света (например, L или M).
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., X).
• REFРанг прямого напряжения (например, 10 или 11).
• LOT No: Manufacturing Lot Number for traceability.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

В техническом описании перечислены несколько ключевых областей применения, подходящих для характеристик синего светодиода 17-21:

• Подсветка: Для приборных панелей автомобилей, мембранных переключателей и панелей управления, где требуется небольшой, яркий индикатор.
• Телекоммуникационное оборудование: В качестве индикаторов состояния или подсветки кнопок на телефонах, факсимильных аппаратах и сетевом оборудовании.
• Плоская подсветкаДля небольших ЖК-дисплеев, обозначений переключателей и символов, часто в сочетании со световодом.
• Общее использование индикаторовЛюбое применение, требующее компактного, надежного синего сигнального или индикаторного света.

8.2 Вопросы проектирования и примечания

• Схема управления током: Всегда используйте последовательный резистор. Рассчитывайте его на основе максимального VF из бина (например, 3.1В), чтобы обеспечить достаточное ограничение тока в наихудших условиях.
• Тепловой менеджмент:
• Угол обзора: Угол обзора 140° обеспечивает очень широкую видимость, что отлично подходит для индикаторов панелей, но может потребовать световодов или рассеивателей, если требуется более сфокусированный луч.
• Защита от ESD: Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод подключен к портам, доступным пользователю, или обеспечьте строгий контроль ESD при обращении и сборке.

8.3 Ограничения по применению

В техническом описании содержится важное предупреждение относительно применений с высокими требованиями к надежности. Данный продукт может не подходить для использования в:

• Военные/аэрокосмические системы.
• Автомобильные системы безопасности/защиты (например, управление подушками безопасности, стоп-сигналы).
• Медицинское оборудование для поддержания жизни или интенсивной терапии.

Для таких применений требуются компоненты с иными квалификациями, более жесткими допусками и более высокими показателями надежности. Конструкторам необходимо связаться с производителем для обсуждения пригодности для любого применения, выходящего за рамки стандартного потребительского/промышленного использования.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими продуктами отсутствует в техническом описании, мы можем объективно выделить ключевые отличительные особенности серии 17-21 на основе ее технических характеристик.

9.1 Ключевые конкурентные преимущества

• Экстремальная миниатюризация: Габариты 1.6x0.8 мм являются одними из самых малых среди SMD LED корпусов, что позволяет создавать сверхкомпактные конструкции.
• Широкий угол обзораУгол обзора 140° является исключительно широким, обеспечивая превосходную видимость вне оси по сравнению со многими светодиодами с более узкими лучами.
• Соответствие требованиям по отсутствию галогеновСоответствует строгим требованиям к отсутствию галогенов, что становится всё более важным для экологически ориентированных проектов и определённых рыночных нормативов.
• Комплексная сортировкаПредлагает сортировку по интенсивности, длине волны и напряжению, что обеспечивает высокую однородность в серийном производстве.

9.2 Соображения в сравнении с более крупными пакетами

По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):

• Меньшая максимальная мощность: Номинальная мощность рассеяния 40 мВт ниже, чем у более крупных корпусов, что ограничивает максимальную яркость.
• Тепловые характеристики: Меньший размер может иметь более высокое тепловое сопротивление, что делает отвод тепла более критичным при более высоких токах возбуждения.
• Сложность обращенияНебольшие размеры усложняют ручное прототипирование и доработку.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

Q1: Какое значение резистора следует использовать при питании 5В? A: Используя максимальное прямое напряжение VF 3,1 В (Bin 11) и целевой ток 5 мА: R = (5 В - 3,1 В) / 0,005 А = 380 Ом. Ближайшее стандартное значение — 390 Ом. Пересчитаем с минимальным VF (2,7 В) для проверки тока: I = (5-2,7)/390 ≈ 5,9 мА, что безопасно. Резистор 390 Ом является хорошей отправной точкой.

Q2: Могу ли я использовать этот светодиод с током 20 мА для большей яркости? A: Нет. Абсолютное максимальное значение непрерывного прямого тока (IF) составляет 10 мА. Работа при 20 мА превысит этот рейтинг, что значительно сократит срок службы и, вероятно, приведет к немедленному выходу из строя. Для большей яркости выберите светодиод, рассчитанный на больший ток, или используйте импульсный режим работы в пределах рейтинга IFP (40 мА при скважности 1/10).

Q3: Светодиод работает после ручной пайки, но светит тускло. Почему? Ответ: Это классический признак термического повреждения из-за чрезмерного нагрева или времени пайки. Высокая температура может ухудшить состояние полупроводникового кристалла или проводящих связей внутри корпуса. Всегда строго соблюдайте инструкции по ручной пайке (макс. 350°C, макс. 3 секунды на вывод).

Вопрос 4: В моей партии светодиоды имеют слегка различающиеся оттенки синего цвета. Это нормально? Ответ: Да, это присущее производству отклонение. Именно для этого существует бинирование по доминирующей длине волны (HUE=X, 465-470нм). Для применений, требующих идеального совпадения цветов (например, многосветодиодные дисплеи), вы должны указывать и использовать светодиоды из одной производственной партии и убедиться, что ваш поставщик обеспечивает узкое бинирование.

11. Практический дизайн и примеры использования

11.1 Case Study: Low-Power Status Indicator Panel

Сценарий: Проектирование компактной панели управления с 12 синими индикаторами состояния. Пространство крайне ограничено, а равномерная яркость/цвет имеют важное значение для пользовательского опыта. Проектные решения: Выбор компонентов: Выберите светодиод 17-21 из-за его минимального занимаемого места. Спецификация сортировкиЗаказать все светодиоды из бина M (высокая интенсивность) и бина X по длине волны. Указать все из одного бина по напряжению (например, 10) для обеспечения одинакового потребления тока при параллельном включении. Проектирование схемыИспользовать шину питания 5В. При VF~2.8В (Бин 10, типичное значение) выбрать резистор 430 Ом для тока ~5мА: (5-2.8)/0.005=440 Ом, 430 Ом — стандартное значение. Это обеспечит ~11-18 мкд на светодиод. Компоновка печатной платы: Располагайте светодиоды в одинаковой ориентации относительно метки катода. Убедитесь, что конструкция контактных площадок соответствует рекомендуемому в техническом описании посадочному месту, чтобы избежать эффекта "гробового камня" во время оплавления. Сборка: Используйте предоставленный температурный профиль оплавления. Держите упаковку герметично закрытой до готовности производственной линии. Используйте все светодиоды в течение 7 дней после вскрытия рулона. Результат: Плотная, профессионально выглядящая панель с однородными ярко-синими индикаторами, надежно достигнутая за счет соблюдения параметров технического описания.

LED Specification Terminology

Полное объяснение технических терминов LED