Техническая спецификация SMD светодиода 24-21/BHC-AP1Q2/2A - Синий - 2.0x1.25x0.8мм - 3.3В - 20мА

1. Обзор продукта

SMD светодиод 24-21 представляет собой компактный компонент для поверхностного монтажа, разработанный для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надёжности. Этот синий светодиод, созданный на основе технологии InGaN-чипов, обеспечивает оптимальное соотношение производительности и размера, что делает его подходящим для автоматизированных процессов сборки.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество данного компонента — значительно уменьшенная площадь по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами. Это позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП), повышать плотность компоновки и, в конечном итоге, способствует разработке более миниатюрного оборудования для конечного пользователя. Его лёгкая конструкция дополнительно повышает пригодность для миниатюрных и портативных устройств.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод ориентирован на рынок общего освещения и индикации. Ключевые области применения включают подсветку приборных панелей, переключателей и символов; индикаторы состояния и подсветку в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсы; а также общее освещение, где требуется компактный источник синего света.

2. Ключевые особенности и соответствие стандартам

• Поставляется на 8-миллиметровой катушечной ленте диаметром 7 дюймов для совместимости с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Предназначен для использования со стандартными процессами пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фаз).
• Одноцветный (синий) тип.
• Изготовлен из бессвинцовых материалов.
• Продукт соответствует директиве RoHS.
• Соблюдаются требования регламента ЕС REACH.
• Бегалогенная конструкция: Бром (Br) <900 ppm, Хлор (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. Технические параметры: Подробное объективное описание

3.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надёжной работы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):20мА. Рекомендуемый постоянный рабочий ток.
• Пиковый прямой ток (I_FP):40мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 @ 1кГц).
• Рассеиваемая мощность (P_d):75мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять при температуре окружающей среды 25°C.
• Электростатический разряд (ESD):150В (Модель человеческого тела). Соблюдение мер предосторожности при обращении с ЭСР обязательно.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для нормальной работы.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C, максимум 10 секунд. Ручная пайка: 350°C, максимум 3 секунды на вывод.

3.2 Электрооптические характеристики

Измерено при T_a= 25°C и I_F= 20мА, если не указано иное. Это ключевые параметры производительности в стандартных условиях испытаний.

• Сила света (I_v):от 45.0 до 112.0 мкд (милликандела). Конкретное значение определяется кодом сортировки (P1, P2, Q1, Q2). Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):Обычно 130 градусов. Определяет угловой разброс, в пределах которого сила света составляет не менее половины пикового значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 468 нм. Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 464.5 до 476.5 нм. Определяет воспринимаемый цвет света и подвергается сортировке (A9-A12). Допуск составляет ±1нм.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 25 нм. Ширина спектра излучения на уровне половины максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):от 2.7В до 3.7В, типичное значение — 3.3В при 20мА.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R= 5В. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

4. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация).

4.1 Сортировка по силе света

Группы определяют минимальную и максимальную световую отдачу при I_F=20мА. P1: 45.0 - 57.0 мкд P2: 57.0 - 72.0 мкд Q1: 72.0 - 90.0 мкд Q2: 90.0 - 112.0 мкд

4.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы определяют диапазон доминирующей длины волны, которая коррелирует с оттенком синего цвета. A9: 464.5 - 467.5 нм A10: 467.5 - 470.5 нм A11: 470.5 - 473.5 нм A12: 473.5 - 476.5 нм

5. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, измеренных при T_a=25°C. Они необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

5.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Типичное прямое напряжение составляет 3.3В при 20мА. Конструкторы должны использовать токоограничивающий резистор для предотвращения теплового разгона, так как небольшое увеличение напряжения может вызвать значительное, потенциально разрушительное увеличение тока.

5.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Сила света увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Работа выше рекомендуемых 20мА может дать более высокую выходную мощность, но снизит эффективность и срок службы устройства из-за повышения температуры перехода.

5.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой поток светодиода уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая критически важна для приложений, работающих в условиях повышенных температур, так как позволяет разработчикам снижать номинальную выходную мощность или применять методы теплового управления.

5.4 Кривая снижения номинала прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для обеспечения надёжности рабочий ток должен быть уменьшен, когда температура окружающей среды превышает 25°C.

5.5 Спектральное распределение

Спектр излучения сосредоточен вокруг 468 нм (синий) с типичной шириной 25 нм. Эта информация жизненно важна для проектирования оптических систем и цветочувствительных приложений.

5.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света, подтверждая угол обзора в 130 градусов. Для данного типа корпуса диаграмма направленности обычно является ламбертовой или близкой к ней.

6. Механическая информация и данные о корпусе

6.1 Габариты корпуса

Корпус SMD 24-21 имеет номинальные размеры 2.0мм (длина) x 1.25мм (ширина) x 0.8мм (высота). Подробный механический чертёж определяет все критические размеры, включая размер контактных площадок (0.6мм x 0.55мм), расстояние между ними (1.0мм между центрами площадок) и допуски на компонент (обычно ±0.1мм, если не указано иное).

6.2 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется, часто выемкой, зелёной точкой или другой формой контактной площадки на несущей ленте. Для определения конкретной схемы маркировки следует обратиться к чертежу корпуса в спецификации.

7. Рекомендации по пайке и сборке

7.1 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуется бессвинцовый профиль оплавления: - Предварительный нагрев: 150-200°C в течение 60-120 секунд. - Время выше температуры ликвидуса (217°C): 60-150 секунд. - Пиковая температура: максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд. - Скорость нагрева: максимум 6°C/сек до 255°C. - Скорость охлаждения: максимум 3°C/сек. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

7.2 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 менее 25Вт. - Выдерживайте минимум 2 секунды между пайкой каждого вывода, чтобы избежать теплового удара.

7.3 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем. - Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию. - После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. - "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней). - Если срок превышен или индикатор осушителя изменил цвет, требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов перед пайкой оплавлением.

8. Упаковка и информация для заказа

8.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются на рельефной несущей ленте шириной 8мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 2000 штук. Подробные размеры катушки, несущей и покровной ленты приведены в спецификации.

8.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько кодов: - CPN: Номер продукта заказчика. - P/N: Номер продукта производителя (например, 24-21/BHC-AP1Q2/2A). - QTY: Количество в упаковке. - CAT: Код группы сортировки по силе света (например, Q2). - HUE: Код группы сортировки по доминирующей длине волны (например, A10). - REF: Ранг прямого напряжения. - LOT No: Прослеживаемый номер производственной партии.

9. Рекомендации по применению и соображения проектирования

9.1 Ограничение тока

Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Его значение можно рассчитать по закону Ома: R = (V_supply- V_F) / I_F. Для проектирования в наихудшем случае используйте максимальное значение V_Fиз спецификации (3.7В), чтобы гарантировать, что ток не превысит 20мА даже с учётом допусков компонентов.

9.2 Тепловое управление

Несмотря на малый размер корпуса, тепловые соображения важны для долговечности. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате под контактными площадками светодиода и вокруг них для отвода тепла, особенно при работе в условиях высокой температуры окружающей среды или при токах, близких к максимальным.

9.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкое освещение. Для получения сфокусированного света требуются вторичная оптика (линзы). Спектр подходит для подсветки цветных фильтров или использования в качестве чистого синего индикатора.

10. Техническое сравнение и дифференциация

Корпус 24-21 занимает меньшую площадь, чем традиционные светодиоды в корпусах для сквозного монтажа 3мм или 5мм, что позволяет реализовывать более плотные компоновки. По сравнению с другими SMD светодиодами, такими как 0402 или 0603, 24-21 (примерно 0805 в метрической системе) обычно обеспечивает более высокий световой поток и лучшие тепловые характеристики благодаря большему размеру, оставаясь при этом значительно меньше, чем мощные светодиодные корпуса. Его совместимость со стандартными процессами пайки оплавлением отличает его от устройств, требующих специального обращения.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

11.1 Какой резистор использовать с источником питания 5В?

Используя типичное V_F= 3.3В и I_F= 20мА: R = (5В - 3.3В) / 0.02А = 85 Ом. Для надёжной конструкции с использованием максимального V_F= 3.7В: R = (5В - 3.7В) / 0.02А = 65 Ом. Подойдёт стандартный резистор на 68 или 75 Ом. Всегда рассчитывайте мощность: P = I²R.

² * R.

11.2 Можно ли управлять этим светодиодом без резистора, используя источник постоянного тока?_FДа, драйвер постоянного тока, установленный на 20мА, является отличным методом, который устраняет вариации из-за допуска V

и колебаний напряжения питания, обеспечивая более стабильную яркость и увеличенный срок службы.

11.3 Почему сила света указана как диапазон?

Из-за присущих вариаций в производстве полупроводников светодиоды сортируются (бинаризуются) по выходной мощности. Конкретная группа (P1, P2, Q1, Q2) на этикетке катушки указывает гарантированные минимальную и максимальную интенсивность для данной партии.

11.4 Как интерпретировать группы по длине волны?

Группа доминирующей длины волны (A9-A12) обеспечивает постоянство цвета. Например, группа A10 (467.5-470.5 нм) будет давать слегка другой оттенок синего, чем группа A12 (473.5-476.5 нм). Для однородного внешнего вида в массиве указывайте и используйте светодиоды из одинаковых групп по длине волны и силе света.

12. Пример практического использованияСценарий:Проектирование маломощного индикатора состояния для портативного потребительского устройства.Выбор конструкции:Светодиод 24-21 выбран из-за малого размера и пригодности для пайки оплавлением. Синий цвет выбран для индикатора "питание включено". Устройство работает от стабилизированной шины 3.3В.Расчёт:_FИспользование типичного V_F= 3.3В при 20мА потребовало бы почти нулевого падения напряжения, что сделало бы управление током невозможным. Поэтому светодиод запитывается меньшим током, например, 10мА, для достаточной видимости при экономии энергии. Используя типичную кривую V_F, V_Fпри 10мА составляет примерно 3.1В. Резистор R = (3.3В - 3.1В) / 0.01А = 20 Ом. Выбран резистор на 22 Ома. Мощность, рассеиваемая на светодиоде, P = V_F* I

≈ 3.1В * 0.01А = 31мВт, что хорошо в пределах номинала 75мВт.

13. Введение в принцип работы

Это полупроводниковый светоизлучающий диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал p-n перехода, электроны и дырки инжектируются через переход. В активной области эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Используемый конкретный материал (нитрид индия-галлия - InGaN) определяет ширину запрещённой зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае находится в синем спектре. Эпоксидный корпус служит для защиты полупроводникового чипа, обеспечения механической стабильности и действует как первичная линза, формирующая световой поток.

14. Технологические тренды