Техническая спецификация SMD синего светодиода 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T - 2.0x1.25x0.8мм - 2.5-2.9В - 40мВт

1. Обзор продукта

19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T — это компактный синий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих высокой надежности и эффективной сборки. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами, обеспечивая существенную миниатюризацию и улучшение характеристик конечных продуктов.

1.1 Основные преимущества и позиционирование продукта

Главное преимущество этого светодиода — его миниатюрные размеры. Корпус для поверхностного монтажа (SMD) позволяет создавать значительно более компактные конструкции печатных плат (ПП), что приводит к более высокой плотности размещения компонентов. Это напрямую ведет к уменьшению размеров оборудования и снижению требований к хранению как компонентов, так и готовых изделий. Кроме того, малый вес корпуса SMD делает его идеальным для портативных и миниатюрных применений, где вес является критическим фактором. Продукт позиционируется как надежный, соответствующий отраслевым стандартам синий индикатор и источник подсветки, соответствующий основным экологическим и нормам безопасности.

1.2 Ключевые особенности

• Упаковка:Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, полностью совместимой с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Совместимость с пайкой:Предназначен для использования со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи и паровой фазе.
• Соответствие экологическим нормам:Устройство не содержит свинца (Pb-free), соответствует директиве ЕС RoHS и правилам ЕС REACH. Также классифицируется как безгалогенное, с содержанием брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый и их суммой менее 1500 ppm.
• Тип:Одноцветный (синий) светодиод с линзой из прозрачной смолы.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых параметров светодиода, которые имеют решающее значение для надежного проектирования схем.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):10 мА. Постоянный ток, который может быть непрерывно приложен.
• Пиковый прямой ток (I_FP):40 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 при 1 кГц) для обработки переходных всплесков.
• Рассеиваемая мощность (P_d):40 мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять при температуре окружающей среды 25°C, рассчитывается как V_F* I_F.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Во время сборки обязательны процедуры правильного обращения с ESD.
• Температура эксплуатации и хранения:-40°C до +85°C (эксплуатация), -40°C до +90°C (хранение).
• Температура пайки:Оплавление: пиковая температура 260°C, не более 10 секунд. Ручная пайка: 350°C, не более 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды 25°C и прямом токе 2мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):Диапазон от 14.5 мкд (мин.) до 36.0 мкд (макс.), с типичным допуском ±11%. Это определяет воспринимаемую яркость светодиода.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света составляет половину пиковой интенсивности, что указывает на широкий конус обзора.
• Пиковая длина волны (λ_p):468 нм (типично). Длина волны, при которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):465.0 нм до 475.0 нм. Это определяет воспринимаемый цвет света, с жестким допуском ±1 нм.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):25 нм (типично). Ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности.
• Прямое напряжение (V_F):2.50В до 2.90В при I_F=2мА, с допуском ±0.05В. Это критически важно для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы при обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

Светодиоды сортируются (распределяются по бинам) после производства на основе ключевых параметров для обеспечения однородности. Артикул 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T кодирует эту информацию о бинах.

3.1 Сортировка по силе света (Коды: L2, M1, M2, N1)

Светодиоды группируются в четыре бина по силе света при I_F=2мА:

• L2:14.5 - 18.0 мкд
• M1:18.0 - 22.5 мкд
• M2:22.5 - 28.5 мкд
• N1:28.5 - 36.0 мкд

«N1» в артикуле указывает, что данное изделие попадает в бин с наивысшей яркостью.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (Коды: X, Y)

Светодиоды сортируются в два бина по длине волны при I_F=2мА:

• X:465.0 - 470.0 нм
• Y:470.0 - 475.0 нм

«X» в артикуле указывает на нижний диапазон длин волн, что дает слегка более глубокий синий оттенок.

3.3 Сортировка по прямому напряжению (Коды: 27, 28, 29, 30)

Светодиоды группируются в четыре бина по прямому напряжению при I_F=2мА:

• 27:2.50 - 2.60 В
• 28:2.60 - 2.70 В
• 29:2.70 - 2.80 В
• 30:2.80 - 2.90 В

Цифра «3» в строке бинов артикула соответствует бину V_F, обеспечивая предсказуемое падение напряжения при проектировании схемы.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения светодиода в различных рабочих условиях.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что сила света увеличивается с ростом прямого тока, но нелинейно. Она подчеркивает важность питания светодиода стабильным, заданным током (например, 2мА для номинальной мощности), а не напряжением, поскольку небольшие изменения напряжения могут вызвать большие колебания тока и яркости.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Выходная мощность светодиода уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Эта кривая обычно показывает постепенное снижение интенсивности от низких температур до максимальной рабочей температуры (+85°C). Конструкторам необходимо учитывать это тепловое снижение в приложениях, где ожидаются высокие температуры окружающей среды или плохой теплоотвод.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный инструмент для проектирования. Она определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный безопасный ток уменьшается, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности в 40мВт и возникновение теплового разгона.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает узкую полосу излучения с центром около 468 нм (синий), с типичной шириной полосы 25 нм. Такой чистый спектр характерен для полупроводникового материала InGaN.

4.5 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует угол обзора 120°, показывая, как интенсивность света распределяется в пространстве. Диаграмма обычно является ламбертовской или близкой к ней, обеспечивая равномерное освещение на большой площади.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет очень компактные размеры. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают общую длину, ширину и высоту, а также расположение контактных площадок и рекомендуемый рисунок контактных площадок на ПП. Точные размеры критически важны для разводки ПП и проектирования трафарета для паяльной пасты, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание.

5.2 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется, часто зеленым оттенком на соответствующей стороне корпуса или выемкой в литье. Во время установки необходимо соблюдать правильную полярность для обеспечения корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Соблюдение этих рекомендаций крайне важно для долгосрочной надежности.

6.1 Профиль пайки оплавлением (без свинца)

Предоставлен детальный температурный профиль:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд для медленного повышения температуры и активации флюса.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):60-150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева/охлаждения:Максимум 6°C/сек нагрев, 3°C/сек охлаждение для минимизации термического удара.

Оплавление не должно выполняться более двух раз на одном и том же светодиоде.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем.

• Не вскрывайте пакет до готовности к использованию.
• После вскрытия используйте в течение 168 часов (7 дней) при хранении в условиях ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Если время воздействия превышено или осушитель насыщен, перед оплавлением требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов, чтобы предотвратить «взрыв» корпуса (растрескивание из-за испарения влаги).

6.3 Ручная пайка и переделка

Если необходима ручная пайка:

• Используйте температуру жала паяльника ≤350°C.
• Ограничьте время контакта ≤3 секундами на вывод.
• Используйте маломощный паяльник (≤25Вт).
• Обеспечьте интервал охлаждения ≥2 секунд между выводами.
• Избегайте переделки после первоначальной пайки. Если это неизбежно, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и снятия компонента без нагрузки на паяные соединения.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются в выступающей несущей ленте на 7-дюймовых катушках. Ширина ленты 8мм. Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные размеры карманов несущей ленты и ступицы/фланца катушки для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых идентификаторов:

• P/N:Полный номер изделия.
• QTY:Количество на катушке.
• CAT/HUE/REF:Коды, соответствующие бинам силы света, доминирующей длины волны и прямого напряжения соответственно.
• LOT No:Идентификационный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов приборной панели, мембранных переключателей и подсветки символов благодаря малому размеру и равномерному распределению света.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсах и сетевом оборудовании.
• Плоская подсветка ЖК-дисплеев:Может использоваться в массивах для боковой или прямой подсветки небольших ЖК-панелей.
• Общая индикация:Индикация питания, режимов и декоративная подсветка в потребительской и промышленной электронике.

8.2 Критические соображения при проектировании

1. Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторабсолютно обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения вызывает большое увеличение тока, приводящее к быстрому отказу. Номинал резистора рассчитывается по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
2. Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной разводки на ПП или тепловые переходные отверстия, если работа ведется близко к максимальному току или при высоких температурах окружающей среды, согласно кривой снижения.
3. Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод доступен пользователю, и соблюдайте соответствующие протоколы ESD при обращении.
4. Оптическое проектирование:Угол обзора 120° обеспечивает широкое покрытие. Для сфокусированного света может потребоваться внешняя линза или световод.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми синими светодиодами в корпусах для сквозного монтажа или более крупными SMD-корпусами, модель 19-217 предлагает явные преимущества:

• Размер:Его миниатюрные размеры 2.0мм x 1.25мм позволяют достичь беспрецедентной плотности компоновки.
• Однородность характеристик:Жесткая сортировка по силе света, длине волны и напряжению обеспечивает единообразный внешний вид и поведение в приложениях с несколькими светодиодами.
• Технологичность производства:Полная совместимость с автоматизированными линиями поверхностного монтажа (SMT) значительно снижает стоимость производства и повышает надежность по сравнению с ручной установкой.
• Соответствие стандартам RoHS, REACH и безгалогенности обеспечивает долгосрочную пригодность конструкции для мировых рынков со строгими экологическими нормами.Соответствие нормам:

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Почему необходим токоограничивающий резистор, если указано прямое напряжение?

О1: Прямое напряжение — это характеристика при определенном токе (2мА). Напряжения источников питания варьируются, и само V_Fимеет допуск и изменяется с температурой. Резистор обеспечивает линейный, стабильный метод установки тока, защищая светодиод от условий перегрузки по току.

В2: Могу ли я питать этот светодиод током 10мА непрерывно?

О2: Да, 10мА — это абсолютный максимальный постоянный параметр при 25°C. Однако необходимо свериться с кривой снижения прямого тока. Если температура окружающей среды выше, максимально допустимый ток ниже. Для надежной долгосрочной работы часто рекомендуется питание меньшим током, например, 5мА.

В3: Что означает «B3X» в артикуле для моего проекта?

О3: Это указывает на конкретный бин производительности. «B3X» указывает на определенные бины для силы света и доминирующей длины волны. Для проекта, требующего согласованности цвета и яркости между несколькими устройствами или производственными партиями, указание и соблюдение полного артикула, включая код бина, крайне важно.

В4: Как интерпретировать угол обзора 120°?

О4: Это означает, что светодиод излучает свет в широком конусе. При прямом взгляде (0°) яркость максимальна. При отклонении на ±60° от центра (всего 120°) яркость падает до половины максимального значения. Это подходит для применений, где светодиод должен быть виден под разными углами.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование компактной панели управления с четырьмя синими индикаторами состояния.

Реализация:

1. Проектирование схемы:Используется системное питание 5В. Целевой I_F= 5мА для хорошей яркости и долговечности. Принимая типичное V_F2.7В, рассчитываем R = (5В - 2.7В) / 0.005А = 460Ом. Используем ближайшее стандартное значение 470Ом.
2. Разводка ПП:Разместите четыре светодиода в линию. Точно следуйте рекомендуемому рисунку контактных площадок из спецификации. Добавьте небольшую медную площадку, соединенную с катодными контактными площадками, для небольшого теплового облегчения.
3. Сборка:Держите катушки запечатанными до готовности производственной линии. Точно следуйте профилю оплавления. Проведите визуальный контроль после пайки.
4. Результат:Четыре индикатора с согласованным синим цветом и яркостью, надежной работой и профессиональным миниатюрным внешним видом.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом чипе из нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал p-n перехода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны излучаемого света — в данном случае примерно 468 нм (синий). Прозрачная эпоксидная смола-герметик защищает чип, действует как линза для формирования светового потока и разработана для высокой оптической прозрачности и долговременной стабильности.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиод 19-217 является примером ключевых трендов в оптоэлектронике: неуклонная миниатюризация, улучшенная технологичность за счет совместимости с SMT и строгое соблюдение экологических стандартов. Использование технологии InGaN для синего свечения теперь является зрелым и высоконадежным. Будущее развитие таких компонентов может быть сосредоточено на еще более высокой эффективности (больше светового потока на мА), более жестком контроле параметров для премиальных применений и интеграции с встроенными драйверами или управляющими схемами. Спрос на такие компактные, надежные и соответствующие нормам индикаторы и источники подсветки продолжает расти на рынках автомобильной, промышленной, потребительской электроники и устройств IoT.