Техническая документация на SMD светодиод 0201 синий - Габариты 0.6x0.3x0.25мм - Напряжение 2.8-3.8В - Мощность 80мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики миниатюрного поверхностно-монтируемого светоизлучающего диода (SMD LED) в корпусе размера 0201. Этот компонент предназначен для автоматизированного монтажа на печатные платы (PCB) и идеально подходит для применений с ограниченным пространством. Светодиод излучает синий свет с использованием полупроводникового материала InGaN (нитрид индия-галлия) и имеет прозрачную линзу для оптимального светового потока.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают его чрезвычайно компактные размеры, совместимость с высокопроизводительным автоматическим оборудованием для установки и пригодность для бессвинцовых процессов пайки оплавлением. Он разработан в соответствии с требованиями директивы RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Области его применения охватывают широкий спектр потребительской и промышленной электроники, включая, но не ограничиваясь, индикаторы состояния, подсветку передних панелей и клавиатур, сигнальные огни в телекоммуникационном оборудовании, устройства офисной автоматики, бытовую технику и внутренние вывески. Миниатюрный размер делает его особенно ценным в портативных устройствах, таких как смартфоны, планшеты и носимые технологии.

2. Технические параметры: Подробное объективное толкование

В данном разделе представлен детальный разбор предельных рабочих условий и характеристик светодиода при стандартных условиях испытаний.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 20 мА. Более высокий пиковый прямой ток 100 мА допустим, но только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 80 мВт. Устройство рассчитано на работу в диапазоне температур от -40°C до +85°C и может храниться в среде от -40°C до +100°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное. Световая сила (Iv) имеет типичный диапазон от 90.0 мкд до 224.0 мкд, измеренный с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как полный угол, при котором интенсивность падает до половины осевого значения, обычно составляет 110 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 468 нм. Доминирующая длина волны (λd), определяющая воспринимаемый цвет, находится в диапазоне от 465 нм до 475 нм. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет приблизительно 25 нм. Прямое напряжение (VF), необходимое для протекания тока 20 мА через светодиод, обычно находится в диапазоне от 2.8 В до 3.8 В. Обратный ток (IR) не должен превышать 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В; критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по цвету, яркости и электрическим характеристикам.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (VF)

Светодиоды классифицируются по пяти группам напряжения (от D7 до D11). Каждая группа представляет диапазон 0.2 В, начиная от 2.8-3.0 В (D7) и до 3.6-3.8 В (D11). Допуск внутри каждой группы составляет ±0.10 В. Такая сортировка помогает при проектировании стабильных схем управления током, особенно когда несколько светодиодов соединены последовательно.

3.2 Сортировка по световой силе (IV)

Световой поток сортируется по четырем группам интенсивности: Q2 (90.0-112.0 мкд), R1 (112.0-140.0 мкд), R2 (140.0-180.0 мкд) и S1 (180.0-224.0 мкд). Допуск для каждой группы интенсивности составляет ±11%. Это позволяет осуществлять выбор в зависимости от требований к яркости приложения, обеспечивая визуальную однородность в массивах из нескольких светодиодов.

3.3 Сортировка по доминирующей длине волны (WD)

Цвет (доминирующая длина волны) контролируется через две группы: AC (465.0-470.0 нм) и AD (470.0-475.0 нм). Допуск для каждой группы по длине волны составляет ±1 нм. Такой строгий контроль необходим для применений, где требуются определенные цветовые точки или смешение цветов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в техническом описании приведены ссылки на конкретные графические кривые (например, Рисунок 1 для спектрального распределения, Рисунок 5 для угла обзора), здесь анализируются их типичные следствия. Характеристика "прямой ток - прямое напряжение" (I-V) будет показывать экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Световая сила, как правило, пропорциональна прямому току в указанном рабочем диапазоне. Пиковая длина волны излучения может демонстрировать небольшой отрицательный сдвиг с увеличением температуры перехода, что означает, что синий свет может стать чуть короче по длине волны при нагреве устройства. Широкая кривая угла обзора в 110 градусов указывает на почти ламбертовскую диаграмму направленности, обеспечивая хорошую видимость вне оси.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандартному корпусу EIA 0201. Ключевые размеры включают типичную длину корпуса 0.6 мм, ширину 0.3 мм и высоту 0.25 мм. Все размерные допуски составляют ±0.2 мм, если не указано иное. Корпус имеет два вывода (анод/катод) для поверхностного монтажа.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка на PCB

Предоставлен проект контактных площадок для надежной пайки. Рекомендуемая разводка площадок оптимизирована для процессов пайки оплавлением в ИК-печи или паровой фазе, обеспечивая правильное формирование паяльного файлета и механическую стабильность. Соблюдение этой конфигурации критически важно для предотвращения "эффекта надгробия" (поднятия компонента одним концом) во время оплавления, особенно для такого малого компонента.

5.3 Идентификация полярности

При сборке необходимо соблюдать полярность. Следует обратиться к техническому описанию для определения конкретной маркировки или внутренней структуры кристалла, идентифицирующей катод. Неправильное подключение полярности не позволит светодиоду светиться, а подача обратного напряжения сверх максимального параметра может повредить устройство.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль ИК пайки оплавлением

Предоставлен рекомендуемый профиль оплавления, соответствующий стандарту J-STD-020B для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (обычно 150-200°C до 120 секунд), контролируемый подъем до пиковой температуры, не превышающей 260°C, и время выше температуры ликвидуса (TAL), соответствующее используемой паяльной пасте. Общее время при пиковой температуре должно быть ограничено максимум 10 секундами. Подчеркивается, что оптимальный профиль зависит от конкретной конструкции платы, паяльной пасты и печи, поэтому рекомендуется характеризация на уровне платы.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует проявлять особую осторожность. Температура жала паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта с выводом светодиода должно быть ограничено максимум 3 секундами для однократной пайки. Чрезмерный нагрев может повредить полупроводниковый кристалл или пластиковый корпус.

6.3 Условия хранения и обращения

Светодиоды чувствительны к влаге. При хранении в оригинальном герметичном влагозащитном пакете с осушителем их следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤70% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета "время жизни на производственном полу" составляет 168 часов (7 дней) при условиях ≤30°C и ≤60% RH. Компоненты, подвергшиеся воздействию сверх этого времени, требуют процедуры прогрева (приблизительно 60°C в течение не менее 48 часов) для удаления поглощенной влаги перед оплавлением, чтобы предотвратить "эффект попкорна" или растрескивание корпуса во время пайки.

6.4 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Использование неуказанных или агрессивных химикатов может повредить материал корпуса, линзу или внутренние соединения.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и катушке

Светодиоды поставляются в упаковке для автоматизированной сборки. Они смонтированы в рельефной несущей ленте шириной 12 мм. Эта лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая полная катушка содержит 4000 штук. Для количеств менее полной катушки доступна минимальная упаковка в 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

7.2 Расшифровка номера детали

Номер детали обычно кодирует ключевые атрибуты. Хотя полная система наименования может быть собственностью производителя, она, как правило, включает размер корпуса (0201), цвет (синий, обозначаемый "B") и, возможно, коды групп производительности. Точный продукт идентифицируется полным номером детали, указанным в заголовке технического описания.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Для стабильной и надежной работы светодиод должен управляться источником постоянного тока, а не постоянного напряжения. Простой последовательный резистор является наиболее распространенным методом ограничения тока. Значение резистора (R) рассчитывается как R = (Vпитания - VF) / IF, где VF - прямое напряжение из технического описания (используйте максимальное значение для консервативного проектирования), а IF - желаемый прямой ток (например, 20 мА). Например, при питании 5В и VF 3.8В, R = (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ом. Подойдет резистор стандартного номинала 62 Ом или 68 Ом. Для прецизионных или питаемых от батареи применений рекомендуются специализированные микросхемы драйверов светодиодов.

8.2 Вопросы проектирования и примечания

Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 80 мВт), обеспечение достаточной площади медного покрытия на плате вокруг контактных площадок помогает рассеивать тепло, поддерживая эффективность и долговечность светодиода, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды.
Защита от ЭСР:Как и все полупроводниковые приборы, светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Во время сборки следует соблюдать соответствующие процедуры обращения для защиты от ЭСР.
Оптическое проектирование:Прозрачная линза обеспечивает яркий точечный источник. Для получения рассеянного или сформированного светового потока в корпус изделия могут быть включены внешние световоды, рассеиватели или линзы.
Снижение номинального тока:Работа светодиода при токах ниже максимального номинала (например, 15 мА вместо 20 мА) может значительно увеличить срок его службы и снизить тепловую нагрузку.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Корпус 0201 представляет собой один из самых малых коммерчески доступных типоразмеров SMD светодиодов, предлагая значительное преимущество в размере по сравнению с корпусами 0402 или 0603 для сверхминиатюрных конструкций. Использование технологии InGaN обеспечивает высокоэффективное синее излучение. Сочетание широкого угла обзора 110 градусов и прозрачной линзы отличает его от вариантов с узким углом или матовой линзой, делая его подходящим для применений, требующих широкой видимости. Его совместимость со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением соответствует современным производственным процессам, соответствующим требованиям RoHS.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?
О: Да, но требуется тщательное проектирование. Поскольку прямое напряжение (2.8-3.8В) близко к напряжению питания, значение токоограничивающего резистора будет очень малым, что сделает ток высокочувствительным к вариациям VF и напряжения питания. Для стабильной работы от шины 3.3В рекомендуется использовать специализированный драйвер постоянного тока с низким падением напряжения.
В: В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?
О: Пиковая длина волны (λp) - это длина волны в наивысшей точке кривой спектрального излучения светодиода. Доминирующая длина волны (λd) - это расчетное значение, представляющее единственную длину волны чистого монохроматического света, который выглядел бы для человеческого глаза таким же по цвету. λd более актуальна для восприятия цвета и его согласования.
В: Почему существует параметр обратного тока, если устройство не предназначено для работы в обратном режиме?
О: Обратный ток (IR) - это параметр утечки, тестируемый при контролируемом обратном смещении 5В. Это проверка качества и параметра, а не рабочий режим. Подача обратного напряжения в схеме может повредить устройство.
В: Как интерпретировать коды групп при заказе?
О: Вы можете указать желаемые коды групп VF, IV и WD (например, D9, R2, AC), чтобы гарантировать получение светодиодов с близкими характеристиками для вашего приложения, хотя это может повлиять на доступность и стоимость.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Индикатор состояния на плате носимого устройства
Разработчик создает компактный фитнес-трекер. Пространство на плате крайне ограничено. Требуется один синий светодиод для индикации состояния сопряжения по Bluetooth и низкого заряда батареи. Выбран светодиод 0201 из-за его минимальных размеров. Разработчик выбирает группу интенсивности R1 (112-140 мкд) для достаточной видимости. Светодиод управляется выводом GPIO системного микроконтроллера через последовательный резистор 100 Ом (рассчитанный для батареи 3.0В и типичного VF). Разводка платы соответствует рекомендуемой геометрии контактных площадок. При сборке производитель использует предоставленный профиль бессвинцовой пайки оплавлением. Чувствительные к влаге компоненты были прогреты перед использованием, так как платы хранились более недели после вскрытия катушки. В конечном продукте получился надежный, яркий индикатор состояния, потребляющий минимум места и энергии.

12. Введение в принцип работы

Светодиод - это полупроводниковый p-n переходный диод. При подаче прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда энергия высвобождается в виде фотонов (света). Цвет (длина волны) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Данный светодиод использует соединение полупроводника InGaN (нитрид индия-галлия), ширина запрещенной зоны которого соответствует излучению синего света. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности светового потока.

13. Технологические тренды

Тренд в области индикаторных и подсветочных светодиодов продолжается в сторону дальнейшей миниатюризации, повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности, измеряемой в люменах на ватт) и увеличения надежности. Конструкции корпусов развиваются для улучшения тепловых характеристик, позволяя использовать более высокие токи управления в малых корпусах. Также продолжается разработка в области стабильности длины волны в зависимости от температуры и срока службы. Внедрение передовых полупроводниковых материалов и методов эпитаксиального роста позволяет более точно контролировать цветовые точки и достигать более высокой яркости при все меньших размерах кристаллов. Интеграция, например, включение токоограничивающих резисторов или защитных диодов в сам корпус светодиода, является еще одним трендом для упрощения схемотехники и экономии места на плате.