Техническая спецификация SMD светодиода 22-21/BHC-AN1P2/2C Синий - 2.2x2.1x1.1мм - 3.8В - 20мА - 40мВт

1. Обзор продукта

22-21/BHC-AN1P2/2C — это светоизлучающий диод (LED) синего свечения для поверхностного монтажа (SMD). Он предназначен для современных компактных электронных сборок, требующих надежной индикации или подсветки. Устройство использует кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN), залитый прозрачной смолой, и излучает свет с типичной доминирующей длиной волны 468 нм.

Ключевое преимущество компонента — его миниатюрные размеры. При габаритах всего 2.2мм x 2.1мм и высоте около 1.1мм он позволяет значительно уменьшить размер печатной платы (PCB) и достичь более высокой плотности монтажа по сравнению с традиционными выводными светодиодами. Эта миниатюризация напрямую способствует уменьшению размеров конечных изделий и снижению требований к хранению компонентов. Устройство также имеет малый вес, что делает его идеальным для портативных и миниатюрных применений.

Продукт соответствует ключевым экологическим и нормам безопасности, включая отсутствие свинца (Pb-free), соответствие директиве ЕС RoHS (об ограничении использования опасных веществ), регламенту ЕС REACH (регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ) и стандартам на бесгалогенность (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Поставляется в стандартной 8-мм катушечной упаковке на катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Компонент подходит как для инфракрасной, так и для пайки оплавлением в парах.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется, и их следует избегать при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (V_R):5 В — максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении.
• Прямой ток (I_F):20 мА — максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА — максимальный импульсный прямой ток, допустимый только при определенных условиях (скважность 1/10 на частоте 1 кГц).
• Рассеиваемая мощность (P_d):40 мВт — максимальная мощность, которую может рассеивать устройство, рассчитываемая как произведение прямого напряжения и прямого тока с учетом тепловых ограничений.
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В — чувствительность устройства к электростатическому разряду. Во время сборки и обращения обязательны процедуры защиты от ESD.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C — диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C — диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.
• Температура пайки (T_sol):Указаны два профиля: Пайка оплавлением (пиковая температура 260°C, не более 10 секунд) и Ручная пайка (температура жала паяльника 350°C, не более 3 секунд на каждый вывод).

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 20 мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 28.5 мкд до максимум 72.0 мкд. Типичное значение в таблице не указано, но система сортировки предоставляет категоризированные диапазоны. Угол обзора (2θ_1/2) составляет типично 130 градусов, что указывает на широкий конус излучения.
• Пиковая длина волны (λ_p):Типично 468 нанометров (нм). Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 464.5 нм до 476.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как соответствующий цвет излучаемого света. Указан допуск ±1 нм.
• Ширина спектра излучения (Δλ):Типично 35 нм. Это ширина спектра на половине высоты (FWHM), описывающая чистоту цвета.
• Прямое напряжение (V_F):Типично 3.8 В, максимум 4.5 В при I_F= 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (V_R) 5 В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинам). Данное устройство использует два независимых параметра сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Световой поток классифицируется на четыре группы (N1, N2, P1, P2), каждая из которых определяет конкретный диапазон в милликанделах (мкд), измеренный при I_F= 20 мА. Группы гарантируют, что светодиоды в конкретной партии имеют схожие уровни яркости. Допуск по силе света указан как ±11%.

• Группа N1:28.5 - 36.0 мкд
• Группа N2:36.0 - 45.0 мкд
• Группа P1:45.0 - 57.0 мкд
• Группа P2:57.0 - 72.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) классифицируется на четыре группы (A9, A10, A11, A12), каждая из которых охватывает определенный диапазон в нанометрах. Это обеспечивает однородность цвета. Допуск по доминирующей длине волны составляет ±1 нм.

• Группа A9:464.5 - 467.5 нм
• Группа A10:467.5 - 470.5 нм
• Группа A11:470.5 - 473.5 нм
• Группа A12:473.5 - 476.5 нм

Номер продукта, вероятно, включает коды (например, \"AN1P2\"), которые указывают, какие группы яркости и длины волны включены в конкретную катушку или заказ.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые в предоставленном тексте не детализированы, типичные электрооптические характеристики для такого светодиода включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает зависимость тока через светодиод от напряжения на нем. Небольшое увеличение напряжения выше порога включения приводит к большому увеличению тока, что подчеркивает необходимость схемы ограничения тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая обычно показывает, что световой выход увеличивается с током, но может становиться сублинейным при высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой выход светодиодов обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Понимание этого снижения параметров критически важно для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~468 нм и ширину полосы ~35 нм на половине высоты.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет прямоугольную форму. Ключевые размеры (в миллиметрах, с типичным допуском ±0.1мм, если не указано иное) включают длину корпуса 2.2 мм, ширину корпуса 2.1 мм и высоту примерно 1.1 мм. В спецификации содержится подробный чертеж с размерами, показывающий расположение контактных площадок, размеры выводов и рекомендуемый рисунок контактных площадок на PCB для обеспечения качественной пайки и механической стабильности.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется, часто выемкой, точкой или зеленой меткой на самом корпусе или на несущей ленте. Во время установки необходимо соблюдать правильную полярность, чтобы устройство функционировало.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Ограничение тока

Критически важно:Внешний токоограничивающий резистор или схема драйвера постоянного токадолжныбыть включены последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и небольшой разброс. Без ограничения тока небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное, увеличение прямого тока.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения влаги, что может вызвать \"эффект попкорна\" (растрескивание корпуса) во время пайки оплавлением.

• Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия храните неиспользованные светодиоды при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• \"Время жизни на производстве\" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).
• Если время жизни на производстве превышено или индикатор осушителя показывает насыщение, перед пайкой требуется прогрев при 60 ±5°C в течение 24 часов.

6.3 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:Подъем от комнатной температуры до 150-200°C за 60-120 секунд.
• Выдержка/Предварительный оплав:Поддержание температуры выше 217°C в течение 60-150 секунд.
• Оплавление:Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 255°C не должно превышать 30 секунд. Время на фактическом пике (260°C) должно быть не более 10 секунд.
• Охлаждение:Максимальная скорость охлаждения 6°C/секунду.

Важные ограничения:Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не деформируйте PCB после пайки.

6.4 Ручная пайка и переделка

Если ручная пайка неизбежна, используйте паяльник с температурой жала <350°C, прикладывайте тепло к каждому выводу ≤3 секунд и используйте паяльник мощностью ≤25Вт. Обеспечьте интервал охлаждения >2 секунд между выводами. Переделка настоятельно не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, используйте двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов для удаления, а затем проверьте работоспособность устройства, так как повреждение вероятно.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Устройство поставляется в тисненой катушечной упаковке шириной 8мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Размеры катушки, ленты и покровной ленты приведены в спецификации с типичными допусками ±0.1мм.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит несколько кодов:

• CPN:Номер продукта заказчика (опционально).
• P/N:Номер продукта производителя (например, 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:Количество в упаковке (например, 2000).
• CAT:Ранг силы света (код группы для яркости).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (код группы для цвета).
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Освещение приборных панелей, мембранных переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и сетевых устройствах.
• Подсветка ЖК-дисплеев:Боковая или прямая подсветка для небольших монохромных или цветных ЖК-дисплеев.
• Общая индикация:Индикаторы включения питания, сигнальные лампы и декоративная подсветка в потребительской электронике.

8.2 Соображения при проектировании

• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади меди на PCB или тепловых переходных отверстий под контактной площадкой светодиода может помочь поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой выход и долговечность.
• Управление током:Всегда проектируйте схему с драйвером постоянного тока или используйте последовательный резистор, рассчитанный на основе максимального прямого напряжения (V_F), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит абсолютный максимальный рейтинг в наихудших условиях (например, устройство с высоким V_F, высокое напряжение питания).
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод доступен пользователю, и соблюдайте правила защиты от ESD во время сборки.

9. Техническое сравнение и отличия

Основное отличие корпуса 22-21 по сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050) или традиционными выводными светодиодами — его ультраминиатюрный размер, позволяющий проектировать в условиях ограниченного пространства. По сравнению с другими синими светодиодами, его конкретное сочетание типичной длины волны (~468 нм), широкого угла обзора (130°) и определенной структуры сортировки обеспечивает предсказуемый цвет и яркость для единообразного внешнего вида продукции. Его соответствие стандартам на бесгалогенность и RoHS делает его подходящим для экологически ориентированных проектов, требуемых на мировых рынках.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему токоограничивающий резистор обязателен?

О: Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальна. Небольшое изменение прямого напряжения вызывает большое изменение тока. Без резистора колебания напряжения питания или собственного V_Fсветодиода могут привести ток за пределы максимума в 20мА, что приведет к быстрому перегреву и отказу.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?

О: Возможно, но с осторожностью. Типичное V_Fсоставляет 3.8В, что выше 3.3В. При 3.3В светодиод может не включиться или будет очень тусклым. Вам нужно напряжение питания выше максимального V_F(4.5В) плюс падение напряжения на вашем токоограничивающем резисторе. Обычно используется повышающий преобразователь или источник более высокого напряжения (например, 5В).

В: Что означает угол обзора 130 градусов?

О: Это означает угол, при котором сила света составляет половину от силы света, измеренной непосредственно на оси (0 градусов). Угол 130 градусов считается \"широким углом обзора\", что означает, что свет рассеивается и виден под большим боковым углом, что подходит для индикаторных ламп, которые должны быть видны с разных позиций.

В: Как интерпретировать коды групп (например, AN1P2) в моем заказе?

О: Коды групп определяют гарантированные диапазоны силы света и доминирующей длины волны для всех светодиодов в этой партии. \"AN1\", вероятно, относится к конкретной группе доминирующей длины волны (например, A11), а \"P2\" относится к группе силы света (57.0-72.0 мкд). Это обеспечивает визуальную однородность всех единиц в вашем производственном цикле.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование кнопочного переключателя с подсветкой.Переключатель имеет небольшой полупрозрачный значок. Конструктор выбирает этот синий светодиод 22-21 из-за его компактного размера. На PCB имеется шина питания 5В. Чтобы ограничить ток до 15 мА (безопасное значение ниже максимума в 20мА для увеличения срока службы), рассчитывается последовательный резистор: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Использование максимального V_Fв 4.5В гарантирует достаточный ток даже для светодиода с \"высоким V_F\": R = (5В - 4.5В) / 0.015А ≈ 33.3 Ом. Выбран стандартный резистор 33 Ом. Рисунок контактных площадок на PCB спроектирован точно в соответствии с рекомендуемым в спецификации. Во время сборки чувствительные к влаге устройства используются в течение 7-дневного срока жизни на производстве после вскрытия пакета, и плата проходит однократную пайку оплавлением с использованием указанного температурного профиля.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область состоит из InGaN. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий. Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, действует как линза для формирования светового потока (создавая угол обзора 130°) и обеспечивает механическую стабильность.

13. Технологические тренды

Разработка эффективных синих светодиодов на основе InGaN стала фундаментальным достижением в твердотельном освещении, позволив создать белые светодиоды (через преобразование люминофором) и полноцветные дисплеи. Тренд для компонентов, подобных 22-21, продолжается в сторону дальнейшей миниатюризации, повышения эффективности (большей силы света на мА) и более жестких допусков сортировки для превосходной однородности цвета и яркости. Интеграция со встроенными схемами управления (например, драйверными ИС в корпусе светодиода) также является растущим трендом, хотя для простых индикаторных светодиодов дискретный, экономически эффективный подход, представленный этим компонентом, остается весьма актуальным для огромного спектра применений.