Техническая спецификация SMD светодиода 17-21/BHC-AP1Q2/3T - Синий - 2.0x1.25x0.8мм - 3.3В - 75мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики компактного синего светодиода для поверхностного монтажа, предназначенного для современных электронных устройств. Прибор использует полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN) для генерации синего света с типичной доминирующей длиной волны 468 нм. Его основные преимущества обусловлены миниатюрным SMD-корпусом, который позволяет значительно сократить занимаемую площадь на печатной плате, увеличить плотность компоновки компонентов и способствует общей миниатюризации оборудования. Небольшой вес корпуса также делает его подходящим для портативных и ограниченных по пространству применений.

1.1 Ключевые особенности и соответствие стандартам

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Они предназначены для использования со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной печи или паровой фазе. Это монохромный (синий) тип. С точки зрения материалов и экологического соответствия, приборы не содержат свинца (Pb-free), соответствуют директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), соответствуют регламенту ЕС REACH и соответствуют стандартам на бесгалогенные материалы с ограничениями: Бром (Br) < 900 ppm, Хлор (Cl) < 900 ppm, их сумма (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 Типовые области применения

Типичные применения данного светодиода включают подсветку приборных панелей, переключателей и символов. В телекоммуникационной технике он служит индикатором или подсветкой в таких устройствах, как телефоны и факсимильные аппараты. Он также подходит в качестве плоского источника подсветки для ЖК-дисплеев и для общего индикаторного применения, где требуется надежный компактный источник синего света.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы. Предельные параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА.
• Пиковый прямой ток (IFP):40 мА, допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):150 В. Необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от электростатического разряда.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях, обычно измеряются при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимальных 45.0 мкд до максимальных 112.0 мкд. Типичное значение в таблице не указано и находится в этом диапазоне, зависящем от группы сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):Угол половинной яркости составляет типично 140 градусов, что указывает на широкий конус излучения.
• Пиковая длина волны (λp):Типично 468 нм. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 464.5 нм до 476.5 нм. Это воспринимаемая глазом длина волны цвета.
• Спектральная ширина (Δλ):Типично 25 нм, измеренная на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.7 В (мин.) до 3.7 В (макс.), типичное значение составляет 3.3 В при IF=20мА.
• Обратный ток (IR):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

Важные примечания:Допуски указаны как ±11% для силы света, ±1 нм для доминирующей длины волны и ±0.1В для прямого напряжения. Номинальное обратное напряжение применяется только к условиям теста IR.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются в группы (бины) на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цвету.

3.1 Сортировка по силе света

Группы определяются кодами P1, P2, Q1 и Q2, каждая из которых охватывает определенный диапазон силы света, измеренной в милликанделах (мкд) при IF=20мА.

• P1:45.0 – 57.0 мкд
• P2:57.0 – 72.0 мкд
• Q1:72.0 – 90.0 мкд
• Q2:90.0 – 112.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы по длине волны определяются кодами от A9 до A12, каждая охватывает диапазон 3 нм, что обеспечивает точный контроль цвета.

• A9:464.5 – 467.5 нм
• A10:467.5 – 470.5 нм
• A11:470.5 – 473.5 нм
• 473.5 – 476.5 нм4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, которые имеют решающее значение для проектирования схемы и управления тепловым режимом.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Прямое напряжение (VF) увеличивается с ростом тока. Разработчики используют эту кривую для определения необходимого значения токоограничивающего резистора при заданном напряжении питания для достижения желаемого рабочего тока (например, 20 мА). Типичное значение VF 3.3В является ключевым параметром для проектирования.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой выход масштабируется с током накачки. Хотя увеличение тока повышает яркость, зависимость не является линейной и ограничена максимальным номинальным током и тепловыми эффектами. Работа за пределами абсолютных максимальных параметров сократит срок службы и может привести к отказу.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода зависит от температуры. Эта кривая обычно показывает, что сила света уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Понимание этого снижения параметров необходимо для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды, чтобы обеспечить поддержание достаточной яркости.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный график для надежности. Он показывает максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный безопасный ток уменьшается для предотвращения перегрева и обеспечения долгосрочной производительности. Разработчики должны убедиться, что их рабочая точка находится в пределах этой области снижения параметров.

4.5 Спектральное распределение

Спектральный график отображает относительную излучаемую мощность в зависимости от длины волны. Он подтверждает излучение синего цвета с пиком около 468 нм и типичной спектральной шириной (Δλ) 25 нм, что указывает на чистоту цвета.

4.6 Диаграмма направленности

Эта полярная диаграмма визуализирует пространственное распределение интенсивности света, подтверждая широкий угол обзора 140 градусов. Интенсивность нормирована на свое максимальное значение (обычно при 0 градусов, перпендикулярно излучающей поверхности).

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в компактном корпусе для поверхностного монтажа. Ключевые размеры (в мм, с типичным допуском ±0.1 мм, если не указано иное) включают длину корпуса 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.8 мм. В спецификации приведен подробный чертеж, показывающий расположение контактных площадок, расстояние между выводами и место маркировки катода, что необходимо для правильной ориентации на печатной плате во время сборки.

5.2 Идентификация полярности

Соблюдение правильной полярности обязательно. На корпусе имеется четкая метка катода. Подключение устройства в обратной полярности может повредить его, так как максимальное обратное напряжение составляет всего 5В.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением. Ключевые параметры включают: этап предварительного нагрева между 150°C и 200°C в течение 60-120 секунд; время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд; пиковая температура не выше 260°C, выдерживаемая не более 10 секунд; контролируемые скорости нагрева и охлаждения (например, нагрев макс. 3°C/сек, охлаждение макс. 6°C/сек). Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (<25Вт). Между пайкой каждого вывода следует выдерживать интервал охлаждения не менее 2 секунд, чтобы предотвратить тепловой удар.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем. Пакет не следует вскрывать до момента готовности к использованию компонентов. После вскрытия неиспользованные светодиоды следует хранить при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%. "Время жизни на открытом воздухе" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или индикатор осушителя изменил цвет, перед использованием требуется термообработка (прокалка) при 60 ± 5°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время пайки оплавлением.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификация катушки и ленты

Компоненты поставляются в формованной несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов. Ширина ленты составляет 8 мм. Каждая катушка содержит 3000 штук. Приведены подробные размеры катушки, карманов несущей ленты и покровной ленты для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Объяснение маркировки

Маркировка на упаковке включает несколько кодов: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта), QTY (количество в упаковке), CAT (код группы силы света), HUE (код группы цветности/доминирующей длины волны), REF (ранг прямого напряжения) и LOT No (номер партии для прослеживаемости).

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Токоограничение обязательно

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Последовательный токоограничивающий резистор абсолютно необходим в схемотехническом проектировании. Без него даже небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока из-за экспоненциальной ВАХ диода.

8.2 Тепловое управление

Хотя корпус мал, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 75 мВт) и отрицательный температурный коэффициент светового выхода. Для оптимальной производительности и долговечности убедитесь, что используется достаточная площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия для отвода тепла, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 140 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов. Для фокусировки света потребуются вторичная оптика (линзы). Прозрачная эпоксидная смола обеспечивает хорошее извлечение света.

9. Техническое сравнение и позиционирование

По сравнению с традиционными светодиодами в выводном исполнении, этот SMD-тип предлагает значительные преимущества в скорости сборки (совместимость с автоматами установки), экономии места на плате и гибкости проектирования. В категории SMD синих светодиодов его ключевыми отличительными особенностями являются конкретный размер корпуса (2.0x1.25мм), типичное прямое напряжение 3.3В, широкий угол обзора и определенная структура сортировки для обеспечения стабильности яркости и цвета. Технология чипа InGaN обеспечивает эффективное синее излучение.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора следует использовать с питанием 5В?

О: Используя закон Ома (R = (Vпит - Vf) / If) и типичные значения: R = (5В - 3.3В) / 0.020А = 85 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 82 или 91 Ом) и учитывайте мин./макс. Vf, чтобы ток оставался в пределах.

В: Могу ли я нагружать этот светодиод током 30 мА для большей яркости?

О: Нет. Абсолютный максимальный постоянный прямой ток составляет 20 мА. Превышение этого номинала ставит под угрозу надежность и может вызвать немедленный или преждевременный отказ. Используйте кривую снижения параметров при работе при высокой температуре.

В: Светодиод очень тусклый. В чем может быть проблема?

О: Во-первых, проверьте полярность. Во-вторых, проверьте прямой ток, используя падение напряжения на токоограничивающем резисторе. В-третьих, убедитесь, что температура окружающей среды не слишком высока, так как световой выход уменьшается с ростом температуры.

В: Нужно ли прокаливать светодиоды перед пайкой?

О: Только если влагозащитный пакет был вскрыт более 168 часов (7 дней) или если индикатор осушителя показывает воздействие влаги. Следуйте указанной процедуре прокалки (60°C в течение 24 часов).

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния с несколькими синими светодиодами.

Разработчику необходимо 10 однородных синих индикаторов на панели управления. Он должен:

1. Выбрать светодиоды из одной группы силы света (например, Q1) и одной группы доминирующей длины волны (например, A10), чтобы обеспечить визуальную однородность.

2. Спроектировать печатную плату с токоограничивающим резистором для каждого светодиода (рассчитанным для типичного Vf 3.3В), чтобы предотвратить перегрузку по току.

3. Разместить компоненты на плате, обеспечив некоторую заливку медью вокруг контактных площадок светодиодов для незначительного отвода тепла.

4. Указать сборочному предприятию использовать предоставленный профиль бессвинцовой пайки оплавлением и обращаться с чувствительными к влаге компонентами в соответствии с рекомендациями (хранить в запечатанных пакетах, использовать в течение времени жизни на открытом воздухе).

Такой подход обеспечивает надежную работу, единообразный внешний вид и долгосрочную производительность.

12. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область изготовлена из InGaN. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Удельная ширина запрещенной зоны материала InGaN определяет длину волны излучаемых фотонов, которая в данном случае находится в синей области видимого спектра (~468 нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает чип и помогает формировать световой пучок.

13. Технологические тренды

Синие светодиоды на основе технологии InGaN представляют собой зрелую и основополагающую технологию в твердотельном освещении. Они являются критически важными компонентами не только для синих индикаторов, но и как источник накачки для генерации белого света в белых светодиодах с люминофорным преобразованием, которые доминируют на рынке общего освещения. Постоянное развитие в этой области сосредоточено на увеличении световой отдачи (больше светового выхода на ватт), улучшении стабильности цвета в течение срока службы, повышении надежности при работе в условиях высоких температур и токов, а также на создании еще более компактных корпусов для сверхминиатюрных применений. Стремление к повышению эффективности и снижению стоимости за люмен продолжает оставаться ключевым трендом отрасли.

Blue LEDs based on InGaN technology represent a mature and foundational technology in solid-state lighting. They are critical components not only for blue indicators but also as the pump source for generating white light in phosphor-converted white LEDs, which dominate the general lighting market. Ongoing development in this field focuses on increasing luminous efficacy (more light output per electrical watt), improving color consistency and stability over lifetime, enhancing reliability under high-temperature and high-current operation, and enabling even smaller package sizes for ultra-miniature applications. The drive for higher efficiency and lower cost per lumen continues to be a key industry trend.