Техническая спецификация SMD светодиода 23-21/R6C-AM1N2AY/2A - Размер 2.3x2.1мм - Напряжение 1.55-2.15В - Цвет Красный (632нм) - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 23-21 — это компактный светоизлучающий диод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежной индикации или подсветки в условиях ограниченного пространства. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, предлагая существенные преимущества с точки зрения занимаемой площади на плате, эффективности сборки и конечных габаритов изделия.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество SMD светодиода 23-21 заключается в его миниатюрных размерах. При габаритах примерно 2.3 мм x 2.1 мм он позволяет значительно уменьшить размер печатной платы (ПП). Это напрямую ведет к более высокой плотности компоновки компонентов, позволяя реализовать более сложные функции в устройстве с меньшими габаритами. Сокращение требований к складскому пространству как для самих компонентов, так и для готовых узлов дает логистические и стоимостные преимущества. Кроме того, малый вес SMD корпуса делает его идеальным кандидатом для портативных и миниатюрных применений, где вес является критическим фактором, например, в носимой электронике, компактной бытовой технике и миниатюрных панелях управления.

Продукт позиционируется как универсальное решение для индикации и подсветки. Он не предназначен для мощного освещения, а скорее для индикации состояния, символической подсветки и фоновой подсветки низкого уровня, где первостепенное значение имеют стабильный цвет и надежная работа.

1.2 Краткое описание основных характеристик

• Упаковка:Поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов.
• Совместимость с процессами:Полностью совместим с основными процессами пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи и пайки в парах растворителя.
• Тип:Монохромный тип, излучающий яркий красный свет.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), соответствует регламенту ЕС REACH и соответствует стандартам на бесгалогенные материалы (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации. Понимание этих пределов критически важно для надежного проектирования схем.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Абсолютные максимальные значения определяют пределы воздействия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Приложение обратного смещения, превышающего это значение, может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Это максимальный постоянный ток, который может непрерывно протекать через светодиод при температуре окружающей среды (T_a) 25°C.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА. Этот более высокий ток допустим только в импульсном режиме, а именно при скважности 1/10 и частоте 1кГц. Он полезен для кратковременных вспышек высокой интенсивности, но не должен использоваться для постоянного режима работы.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела, обычно из-за слишком высокого тока или слишком высокой температуры окружающей среды, повысит температуру перехода и ухудшит производительность или вызовет отказ.
• Электростатический разряд (ESD):Модель человеческого тела (HBM) 2000В. Этот рейтинг указывает на умеренный уровень устойчивости к ЭСР. Стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР (использование заземленных рабочих мест, браслетов) по-прежнему требуются во время сборки и обращения.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Светодиод предназначен для работы в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: T_a=25°C и прямой ток (I_F) 5мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 18.0 мкд до максимум 45.0 мкд. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от его кода сортировки (см. раздел 3). Типичное значение не указано, что подразумевает значительный разброс в производственной партии.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения. Угол 130° указывает на относительно широкую диаграмму направленности, подходящую для индикаторов, которые должны быть видны с разных углов.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (типично). Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 617.5 нм до 633.5 нм. Эта длина волны соответствует воспринимаемому цвету света и более актуальна для колориметрических применений, чем пиковая длина волны. Система сортировки классифицирует устройства на основе этого параметра.
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм (типично). Это ширина излучаемого спектра на половине его максимальной мощности. Значение 20 нм характерно для красных светодиодов на основе AlGaInP, что указывает на относительно чистый, насыщенный красный цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.55В до 2.15В при I_F=5мА. Этот параметр также подвергается сортировке (см. раздел 3). Низкое прямое напряжение является ключевым преимуществом для схем с питанием от низковольтных батарей.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. Это определяет максимальный ток утечки, когда устройство находится под обратным смещением.

Примечание о допусках:В спецификации указаны отдельные допуски для ключевых параметров: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм) и Прямое напряжение (±0.1В). Эти допуски применяются поверх диапазонов сортировки и должны учитываться при самом строгом анализе допусков.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по диапазонам характеристик. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным минимальным требованиям для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Устройства классифицируются на четыре группы (M1, M2, N1, N2) на основе измеренной силы света при I_F=5мА.

• M1:18.0 – 22.5 мкд
• M2:22.5 – 28.5 мкд
• N1:28.5 – 36.0 мкд
• N2:36.0 – 45.0 мкд

Выбор группы с более высокими значениями (например, N2) гарантирует более яркий светодиод, но может стоить дороже. Для применений, где абсолютная яркость не критична, но важна однородность между несколькими индикаторами, указание одной группы сортировки является обязательным.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цветовая однородность обеспечивается через четыре группы по длине волны (E4, E5, E6, E7). Это критически важно для применений, где несколько светодиодов используются вместе и должны выглядеть одинаково по цвету.

• E4:617.5 – 621.5 нм (более оранжево-красный)
• E5:621.5 – 625.5 нм
• E6:625.5 – 629.5 нм
• E7:629.5 – 633.5 нм (более чистый красный)

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Три группы по напряжению (00, 0, 1) помогают проектировать эффективные схемы ограничения тока, особенно в параллельных светодиодных матрицах, где согласование напряжений может улучшить распределение тока.

• 00:1.55 – 1.75 В
• 0:1.75 – 1.95 В
• 1:1.95 – 2.15 В

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации упоминаются "Типичные электрооптические характеристические кривые", конкретные графики в тексте не приведены. Основываясь на стандартном поведении светодиодов и заданных параметрах, мы можем предположить вероятные зависимости.

4.1 Предполагаемая вольт-амперная характеристика

Прямое напряжение (V_F) указано при 5мА. Для типичного красного светодиода на основе AlGaInP ВАХ является экспоненциальной. Работа светодиода при токе ниже 5мА приведет к пропорционально более низкому V_F(например, ~1.8-2.0В при 2мА). Работа на максимальном постоянном токе 25мА вызовет увеличение V_F, вероятно, до значения, близкого к верхнему пределу его группы сортировки или немного выше из-за резистивного нагрева в полупроводнике и контактах. Последовательный резистор должен использоваться всегда для ограничения тока, поскольку динамическое сопротивление светодиода очень мало, и небольшое увеличение напряжения вызывает большое увеличение тока, рискуя тепловым разгоном.

4.2 Зависимость силы света от тока

Сила света приблизительно пропорциональна прямому току в диапазоне от низких до средних токов (до ~20мА для таких устройств). Номинальная сила света указана при 5мА. Работа при 20мА обычно даст интенсивность примерно в 3.5-4 раза выше, но это должно быть проверено на соответствие пределу максимальной рассеиваемой мощности (60мВт). При 20мА и V_F2.0В, рассеиваемая мощность составляет 40мВт, что находится в пределах нормы при 25°C. Однако эффективность (световой выход на ватт) часто снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения.

4.3 Температурная зависимость

Ключевые параметры чувствительны к температуре:

• Прямое напряжение (V_F):Уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент, обычно -2мВ/°C для красных светодиодов). Это может незначительно увеличить ток, если используется источник постоянного напряжения с последовательным резистором.
• Сила света (I_v):Уменьшается с ростом температуры перехода. Снижение может быть значительным, часто около 0.5-1% на каждый °C выше 25°C. Необходимо адекватное тепловое управление на плате для поддержания стабильной яркости, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на более высоких токах.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Слегка смещается с температурой, обычно со скоростью около 0.1 нм/°C для светодиодов на основе AlGaInP.

5. Механические данные и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Спецификация включает детальный чертеж корпуса SMD 23-21 с размерами. Ключевые особенности включают:

• Общая длина составляет 2.3 мм, а ширина — 2.1 мм (отсюда обозначение 23-21).
• Корпус имеет два вывода анод/катод на нижней стороне для поверхностного монтажа.
• Присутствует индикатор полярности (вероятно, выемка или зеленая метка сверху или снизу) для определения катода. Правильная ориентация критически важна во время сборки.
• Рекомендуемая посадочная площадка для проектирования печатной платы выводится из этих размеров, обычно включая контактные площадки, немного большие, чем выводы устройства, для обеспечения надежного мениска припоя.
• Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Соблюдение этих рекомендаций критически важно для выхода годных изделий и долгосрочной надежности.

6.1 Ограничение тока и защита

Обязательно:Внешний токоограничивающий резистор должен использоваться последовательно со светодиодом. Светодиод — это устройство, управляемое током. Без резистора даже небольшое изменение напряжения питания (например, падение напряжения батареи) может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%.
• После вскрытия:"Срок хранения на открытом воздухе" (время, в течение которого компоненты могут подвергаться воздействию атмосферы цеха) составляет 1 год при ≤30°C и ≤60% RH.
• Повторная сушка:Если осушитель указывает на насыщение (изменение цвета) или срок хранения на открытом воздухе превышен, требуется повторная сушка: 60°C ±5°C в течение 24 часов перед использованием в процессе пайки оплавлением.

6.3 Профиль групповой пайки оплавлением

Указан профиль пайки оплавлением для бессвинцового припоя:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):60-150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, удерживается не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

Важные ограничения:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на корпус во время нагрева и не деформируйте печатную плату после пайки.

6.4 Ручная пайка и ремонт

Ручная пайка разрешена, но требует крайней осторожности, чтобы избежать теплового повреждения.

• Используйте паяльник с температурой жала ≤350°C.
• Ограничьте время контакта до ≤3 секунд на каждый вывод.
• Используйте маломощный паяльник (≤25Вт).
• Обеспечьте интервал охлаждения ≥2 секунды между пайкой каждого вывода.
• Ремонт/Переделка:Не рекомендуется после того, как светодиод припаян. Если это неизбежно, используйте двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов для удаления, минимизируя нагрузку на паяные соединения и внутренние соединения светодиода. Всегда проверяйте функциональность после ремонта.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация катушки и ленты

Продукт поставляется в стандартной для автоматизированной сборки упаковке:

• Ширина несущей ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:2000 штук.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• CPN:Партномер заказчика (присваивается покупателем).
• P/N:Партномер производителя (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY:Количество в упаковке (2000).
• CAT:Ранг силы света (например, M1, N2).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (например, E5, E6).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 00, 1).
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению и особенности проектирования

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильный салон:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и сетевом оборудовании.
• Бытовая электроника:Равномерная подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка мембранных переключателей и символов на пультах дистанционного управления, бытовых приборах и аудиоаппаратуре.
• Общая индикация:Индикация питания, режима работы и сигналы тревоги в самых разнообразных электронных устройствах.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

1. Схема управления током:Всегда используйте последовательный резистор. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз группы сортировки (например, 2.15В), чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый уровень даже со светодиодом с самым высоким напряжением.
2. Тепловое управление:Хотя мощность мала, учитывайте влияние температуры окружающей среды и соседних теплообразующих компонентов. Для стабильной яркости избегайте работы на абсолютно максимальном токе (25мА) в высокотемпературных средах (>70°C).
3. Визуальная однородность:Для применений, где несколько светодиодов видны вместе, указывайте узкие группы сортировки как для силы света (CAT), так и для доминирующей длины волны (HUE), чтобы обеспечить равномерный внешний вид.
4. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемой посадочной площадке. Убедитесь, что маркировка полярности на шелкографии печатной платы соответствует индикатору полярности светодиода. Обеспечьте достаточный зазор между светодиодом и другими компонентами.
5. Защита от ЭСР:Реализуйте базовую защиту от ЭСР на входных линиях, если светодиод напрямую доступен пользователю, или обеспечьте выполнение сборки в контролируемой по ЭСР среде.

9. Техническое сравнение и отличия

SMD светодиод 23-21 отличается в первую очередь сочетанием очень малых габаритов и четко определенных характеристик с комплексной системой сортировки.

По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):23-21 предлагает значительно меньшую занимаемую площадь и меньшую высоту, что позволяет более плотную компоновку на плате и более тонкие конечные изделия. Он жертвует максимальной светоотдачей (люменами) в пользу миниатюризации, что делает его идеальным для индикаторных применений, а не для освещения площадей.

По сравнению с чип-светодиодами (без корпуса):23-21 обеспечивает надежный корпус с интегрированной линзой (для угла обзора 130°) и паяемыми выводами, упрощая сборку по сравнению с кристаллами, которые требуют специального монтажа и проволочной разварки.

По сравнению с выводными светодиодами:Ключевые преимущества — совместимость с автоматизированной сборкой, сокращение занимаемой площади на плате и отсутствие выводов, требующих гибки и обрезки. Это ведет к снижению стоимости сборки и повышению надежности в массовом производстве.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника питания логики 3.3В или 5В?
О: Нет. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Для источника питания 3.3В и целевого тока 5мА, с максимальным V_F2.15В, минимальное сопротивление резистора R = (3.3В - 2.15В) / 0.005А = 230Ом. Подошел бы стандартный резистор 240Ом или 270Ом.

В2: Почему такой широкий диапазон силы света (от 18 до 45 мкд)?
О: Это отражает естественный разброс в производстве полупроводников. Система сортировки (M1, M2, N1, N2) позволяет вам выбрать минимальный уровень яркости для вашей конструкции. Если вашей схеме требуется не менее 25 мкд, вы бы указали группу N1 или N2.

В3: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?
О: Диапазон рабочих температур (-40°C до +85°C) предполагает, что он может выдерживать широкий диапазон условий окружающей среды. Однако долговременное воздействие прямого солнечного света, влаги и УФ-излучения не охватывается спецификацией. Для уличного использования рассмотрите дополнительное защитное покрытие на плате и проверьте УФ-стабильность материала смолы, если она не указана.

В4: Что, вероятно, означает "R6C" в партномере?
О: Хотя здесь это явно не определено, в общепринятой нумерации светодиодов "R" часто обозначает Красный цвет, "6" может относиться к группе доминирующей длины волны или цветовому коду, а "C" может указывать на прозрачную смолу (как отмечено в руководстве по выбору устройства).

Терминология спецификаций LED

Полное объяснение технических терминов LED