Техническая документация на SMD светодиод 27-21 Чистый Белый - Корпус 2.7x2.1мм - Напряжение 2.7-3.15В - Мощность 40мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 27-21 представляет собой компактный светоизлучающий диод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надежности. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами с выводами, позволяя существенно сократить занимаемую площадь на плате, увеличить плотность монтажа и, в конечном итоге, способствовать разработке более компактного и эффективного оборудования для конечного пользователя. Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

Светодиод излучает чистый белый свет, достигаемый за счет использования чипа из InGaN (нитрида индия-галлия), залитого желтой рассеивающей смолой. Такое сочетание обеспечивает стабильный и рассеянный световой поток, подходящий для различных индикаторных функций и подсветки. Продукт полностью соответствует современным экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS (Ограничение использования опасных веществ), регламент ЕС REACH, и производится как бесгалогенный компонент с содержанием брома и хлора ниже установленных пределов.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях или около них не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):10мА (непрерывный). Это максимальный рекомендуемый постоянный ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 @ 1кГц) и не должен использоваться для непрерывного питания.
• Рассеиваемая мощность (P_d):40мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов, рассчитываемая как Прямое напряжение (V_F) * Прямой ток (I_F).
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150В. Это указывает на умеренную чувствительность к ESD; необходимы соответствующие процедуры обращения (например, заземленные рабочие места, антистатическая упаковка).
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Совместим со стандартными профилями оплавления (пик 260°C в течение 10 сек) и ручной пайкой (350°C максимум 3 сек на вывод).

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток 5мА, что служит общей точкой отсчета для сравнения и сортировки.

• Сила света (I_v):57.0 - 112 мкд (милликандела). Широкий диапазон отражает процесс сортировки, при котором светодиоды распределяются по конкретным группам выходной мощности (P2, Q1, Q2). Типичное значение не указано, оно находится в пределах этого диапазона сортировки.
• Угол обзора (2θ_1/2):140 градусов (типичное). Такой широкий угол обзора характерен для желтой рассеивающей смолы, которая рассеивает свет, делая светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения, а не сфокусированного луча.
• Прямое напряжение (V_F):2.70В - 3.15В. Это падение напряжения на светодиоде при питании током 5мА. Светодиоды также сортируются по конкретным диапазонам напряжения (коды 15, 16, 17). Указан допуск ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):50 мкА (макс.) при V_R=5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

Важное примечание:В техническом описании явно указано, что условие обратного напряжения предназначено только для тестирования, и светодиод не должен работать в обратном смещении. Конструкторы должны обеспечить правильную полярность в схеме.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды тестируются и сортируются в "бинки" (группы) на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с жестко контролируемыми характеристиками для своих конкретных потребностей.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три группы на основе их светового потока при 5мА:

• Бин P2:57.0 - 72.0 мкд
• Бин Q1:72.0 - 90.0 мкд
• Бин Q2:90.0 - 112 мкд

Также указан общий допуск ±11% на силу света.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Для помощи в проектировании схемы стабилизации тока светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения:

• Бин 15:2.70В - 2.85В
• Бин 16:2.85В - 3.00В
• Бин 17:3.00В - 3.15В

Для прямого напряжения указан допуск ±0.1В.

3.3 Сортировка по цветовым координатам

Для обеспечения цветовой однородности белый свет сортируется в соответствии с его координатами на диаграмме цветности CIE 1931. В техническом описании определены шесть групп (от 1 до 6), каждая из которых задает четырехугольную область на графике цветовых координат x,y с допуском ±0.01. Такая точная сортировка гарантирует, что все светодиоды в выбранной группе будут иметь практически идентичные цветовые точки белого цвета, что критически важно для применений, таких как массивы подсветки, где однородность цвета имеет первостепенное значение.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF упоминаются "Типичные электрооптические характеристические кривые", конкретные графики (например, I_Vот I_F, I_Vот температуры, спектральное распределение) не детализированы в предоставленном тексте. Как правило, такие кривые показывают:

• Сила света в зависимости от прямого тока (I_V-I_F):Не линейная зависимость, при которой световой выход увеличивается с ростом тока, но может насыщаться или ухудшаться при более высоких токах, превышающих номинальный максимум.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды (I_V-T_a):Световой выход обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Кривая количественно определяет это снижение, что имеет решающее значение для теплового управления в приложении.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода (V_F-T_j): V_Fобычно имеет отрицательный температурный коэффициент, уменьшаясь с ростом температуры.
• Спектральное распределение мощности:График, показывающий относительную интенсивность света в видимом спектре длин волн, определяющий качество "белого" цвета (например, холодный белый, теплый белый).

Разработчикам следует обращаться к этим кривым при работе светодиода в условиях, отличных от стандартных 5мА/25°C, для точного прогнозирования производительности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 27-21 имеет компактные размеры. Чертеж размеров указывает на размер корпуса с допусками ±0.1мм, если не указано иное. Ключевые особенности, видимые на чертеже, включают контур компонента, расположение контактных площадок и маркировку полярности (вероятно, индикатор катода). Точные размеры (длина, ширина, высота) имеют решающее значение для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильного размещения автоматическим оборудованием.

5.2 Определение полярности

Корпус включает маркировку для идентификации катодного (отрицательного) вывода. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить обратное смещение, которое может повредить устройство.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления припоя

Светодиод совместим с инфракрасными и парофазными процессами оплавления. Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцового припоя:

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

Критическое правило:Оплавление припоя не должно выполняться более двух раз на одной и той же сборке со светодиодом.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Используйте паяльник с температурой жала менее 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25Вт или менее.
• Соблюдайте интервал не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода для управления тепловым напряжением.

В техническом описании предупреждается, что повреждения часто происходят во время ручной пайки, поэтому требуется особая осторожность.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные материалы (носитель в ленте в алюминиевом влагозащитном пакете с осушителем).

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности (RH).
• После вскрытия:"Срок жизни на открытом воздухе" составляет 1 год при условиях ≤30°C и ≤60% RH. Неиспользованные компоненты должны быть повторно запечатаны во влагозащитную упаковку.
• Прогрев (сушка):Если осушитель указывает на насыщение или превышено время хранения, прогрейте светодиоды при 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием, чтобы удалить поглощенную влагу и предотвратить "вспучивание" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются в стандартной промышленной упаковке для автоматической сборки:

• Лента:Лента шириной 8мм на катушке диаметром 7 дюймов.
• Количество:3000 штук на катушке.
• Предоставлены подробные чертежи размеров ленты-носителя и катушки со стандартными допусками ±0.1мм.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых кодов для прослеживаемости и спецификации:

• P/N:Номер продукта (например, 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (например, P2, Q1, Q2).
• HUE:Ранг цветовых координат и доминирующей длины волны (например, Бин 1-6).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 15, 16, 17).
• LOT No:Номер производственной партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

В техническом описании перечислены несколько основных областей применения, использующих преимущества малого размера светодиода, рассеянного света и надежности:

• Подсветка:Для приборных панелей, переключателей и клавиатур.
• Телекоммуникационное оборудование:В качестве индикаторов состояния и подсветки в телефонах и факсимильных аппаратах.
• ЖК-дисплеи:Обеспечение плоской, равномерной подсветки для небольших ЖК-панелей, легенд переключателей и символов.
• Общее индикаторное применение:Любое применение, требующее компактного, яркого, белого индикаторного света.

8.2 Соображения и меры предосторожности при проектировании

Техническое описание включает критические предупреждения для надежной работы:

• Ограничение тока обязательно:Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет небольшой отрицательный температурный коэффициент, что означает, что при нагреве светодиода V_Fнемного падает. Без резистора это может привести к значительному увеличению тока (тепловой разгон), потенциально сжигающему светодиод. Резистор стабилизирует ток.
• Избегайте механических напряжений:Не прикладывайте напряжение к корпусу светодиода во время пайки или окончательной сборки. Избегайте деформации печатной платы после пайки.
• Ремонт:Настоятельно не рекомендуется ремонтировать или переделывать плату после пайки светодиодов. Если это абсолютно необходимо, следует использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, минимизируя тепловое напряжение. Повторный нагрев в одной точке может вызвать повреждение.
• Защита от ESD:Применяйте стандартные меры предосторожности от ESD во время обращения и сборки из-за рейтинга устройства 150В HBM.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими конкретными моделями светодиодов не предоставлено в техническом описании, корпус 27-21 предлагает явные преимущества в определенных контекстах:

• По сравнению со светодиодами с выводами:Основное преимущество - это резкое сокращение занимаемой площади на плате и веса, что позволяет создавать современную миниатюрную электронику. Это также устраняет необходимость в гибке и вставке выводов, упрощая автоматическую сборку.
• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):27-21 предлагает меньшую занимаемую площадь для сверхкомпактных конструкций, хотя, возможно, за счет общего светового потока или способности рассеивать тепло по сравнению с более крупными корпусами.
• По сравнению со светодиодами с прозрачной линзой:Желтая рассеивающая смола обеспечивает гораздо более широкий угол обзора (140°) и более мягкий, равномерный внешний вид, что делает ее превосходной для применений, где светодиод рассматривается напрямую, в отличие от прозрачной линзы, которая создает более сфокусированный луч.

Его соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенности является базовым ожиданием для современных компонентов, но остается ключевым отличием от старых, несоответствующих запасов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Почему последовательный резистор абсолютно необходим?

Светодиоды - это устройства, управляемые током, а не напряжением. Их ВАХ очень крутая. Небольшое изменение прямого напряжения (которое может произойти из-за изменения температуры или производственного разброса) вызывает большое изменение тока. Последовательный резистор действует как простой линейный стабилизатор тока, стабилизируя рабочую точку и предотвращая тепловой разгон и разрушение светодиода.

10.2 Что означают коды сортировки (P2, Q1, 15, 16 и т.д.) для моего проекта?

Сортировка обеспечивает однородность. Если ваш проект требует равномерной яркости нескольких светодиодов (например, в массиве подсветки), вы должны указывать светодиоды из одной группы силы света (CAT). Если ваш источник питания имеет жесткие пределы по напряжению, указание более узкой группы прямого напряжения (REF) может помочь. Для критичных к цвету применений указание группы цветности (HUE) обязательно. Использование несортированных или смешанных светодиодов может привести к видимым вариациям яркости или цвета в конечном продукте.

10.3 Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 10мА?

Да, 10мА - это номинальный максимальный непрерывный прямой ток. Однако работа на абсолютном максимальном параметре может снизить долгосрочную надежность и увеличить температуру перехода. Для оптимального срока службы и стабильности рекомендуется питать светодиод на уровне или ниже испытательного тока 5мА, особенно если тепловое управление ограничено.

10.4 Угол обзора составляет 140 градусов. Равномерен ли световой поток в пределах этого угла?

"Угол обзора" (2θ_1/2) определяется как угол, при котором сила света составляет половину силы света при 0 градусах (прямо по оси). Желтая рассеивающая смола создает лампертовскую (близкую к косинусной) диаграмму направленности, где интенсивность максимальна на оси и уменьшается к краям. Она обеспечивает очень хорошую равномерность для широкоугольного обзора по сравнению со светодиодом с прозрачной линзой, но идеальная равномерность по всем 140° не достигается.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование мембранной клавиатуры с подсветкой.

1. Выбор:Светодиод 27-21 выбран из-за его малого размера (помещается за значками переключателей), рассеянного света (равномерное освещение) и совместимости с поверхностным монтажом (подходит для автоматической сборки на печатную плату переключателя).
2. Проектирование схемы:Выбран постоянный ток 5мА для баланса яркости и долговечности. Используя источник питания 3.3В и предполагая V_Fиз Бина 16 (тип. 2.93В), рассчитывается последовательный резистор: R = (V_{питания}- V_F) / I_F= (3.3В - 2.93В) / 0.005А = 74 Ома. Выбран стандартный резистор 75 Ом.
3. Разводка печатной платы:Посадочное место спроектировано точно в соответствии с чертежом размеров корпуса. Соблюдено достаточное расстояние между светодиодом и мембранным слоем.
4. Закупка:Светодиоды заказываются с указанием Бина Q1 для яркости и Бина 2 или 3 для обеспечения одинаковой цветовой точки белого цвета на всех переключателях панели.
5. Сборка:Компоненты хранятся в запечатанных пакетах до использования. Печатная плата проходит однократный процесс оплавления с использованием указанного профиля. Во время обращения избегается напряжение на светодиоды.

12. Введение в принцип работы

Светодиод 27-21 - это твердотельный источник света на основе полупроводникового p-n перехода. Активная область использует полупроводниковое соединение InGaN (нитрид индия-галлия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода (прямое напряжение, V_F), электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как InGaN, эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов (света). Удельная ширина запрещенной зоны сплава InGaN определяет длину волны излучаемого света. Для получения белого света из синего/УФ-излучающего чипа InGaN используется желтый люминофор (содержащийся в желтой рассеивающей смоле). Часть синего света от чипа поглощается люминофором и переизлучается как желтый свет. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Рассеивающая смола содержит рассеивающие частицы, которые рандомизируют направление испускаемых фотонов, создавая широкий, равномерный угол обзора.

13. Технологические тренды и разработки

SMD светодиоды, такие как 27-21, представляют собой зрелую и широко принятую технологию. Современные тренды в отрасли сосредоточены на нескольких ключевых областях, которые строятся на этой основе:

• Повышение эффективности (люмен на ватт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте, дизайне чипов и технологии люминофоров продолжают повышать световую отдачу, позволяя получить более яркий световой поток при том же токе или тот же световой поток при меньшем энергопотреблении и тепловыделении.
• Улучшение качества цвета и однородности:Достижения в составах люминофоров и более точные методы сортировки (например, использование 3-5 шаговых эллипсов МакАдама для более жесткого контроля цвета) позволяют создавать светодиоды с превосходным индексом цветопередачи (CRI) и более стабильными цветовыми точками от партии к партии.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению устройств продолжается, приводя к еще меньшим размерам корпусов (например, 2016, 1515) при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Повышенная надежность и срок службы:Исследования в области лучших материалов корпусирования и методов теплового управления направлены на увеличение срока службы и стабильности светодиодов, особенно в условиях высоких температур или высокой влажности.
• Интегрированные решения:Тренд движется в сторону светодиодов со встроенными драйверами, контроллерами или даже многоцветными чипами (RGB) в одном корпусе, упрощая схемотехнику для конечного пользователя.

Светодиод 27-21 со своим стандартизированным корпусом и четко определенными характеристиками служит надежным рабочим компонентом в этой развивающейся технологической среде.