Техническая документация на SMD светодиод 27-21 синий - Габариты 2.7x2.1x1.2мм - Напряжение 3.3В - Мощность 0.095Вт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 27-21 представляет собой компактное устройство для поверхностного монтажа, предназначенное для современных электронных приложений, требующих надежной индикации или подсветки. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенной занимаемой площади по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, что позволяет повысить плотность компонентов на печатных платах (ПП), сократить требования к хранению и, в конечном итоге, способствует миниатюризации конечного оборудования. Легкая конструкция дополнительно повышает его пригодность для применений с ограниченным пространством и портативных устройств.

Этот монохромный синий светодиод изготовлен на основе полупроводникового чипа InGaN (нитрид индия-галлия), залитого прозрачной смолой. Это бессвинцовый продукт, соответствующий директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), регламенту ЕС REACH и стандартам на отсутствие галогенов, что гарантирует экологическую безопасность и широкое признание на рынке.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Максимальный постоянный ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 при 1 кГц) для обработки переходных всплесков.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95 мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. При более высоких температурах необходимо снижение номинала.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Во время сборки и обращения обязательны процедуры защиты от статического электричества.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для нормальной работы устройства.
• 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 T_a=25°C и I_F=20мА, что представляет типичные рабочие условия.

• Сила света (I_v):Диапазон от 28.5 мкд (мин.) до 72.0 мкд (макс.), с типичным допуском ±11%. Это определяет воспринимаемую яркость светодиода.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Этот широкий угол обеспечивает хорошую видимость с неосевых позиций.
• Пиковая длина волны (λ_p):468 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 464.50 нм до 476.50 нм. Это определяет воспринимаемый цвет света, с жестким допуском ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):25 нм (тип.). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 2.70В (мин.) до 3.70В (макс.), с типичным значением 3.30В при 20мА. Это критически важно для проектирования токоограничивающей цепи.
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА при V_R=5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; устройство не должно работать в режиме обратного смещения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре корзины (N1, N2, P1, P2) на основе измеренной силы света при I_F=20мА. Это позволяет разработчикам выбрать подходящий класс яркости для своего приложения, обеспечивая однородный внешний вид в массивах из нескольких светодиодов.

• Корзина N1:28.5 – 36.0 мкд
• Корзина N2:36.0 – 45.0 мкд
• Корзина P1:45.0 – 57.0 мкд
• Корзина P2:57.0 – 72.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Светодиоды также сортируются по доминирующей длине волны на четыре кода (A9, A10, A11, A12). Этот жесткий контроль (≈3 нм на корзину) имеет решающее значение для приложений, требующих точного соответствия цвета.

• Корзина A9:464.5 – 467.5 нм
• Корзина A10:467.5 – 470.5 нм
• Корзина A11:470.5 – 473.5 нм
• Корзина A12:473.5 – 476.5 нм

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики приведены в спецификации, их значение критически важно для проектирования.

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

Вольт-амперная характеристика является экспоненциальной. Небольшое увеличение прямого напряжения сверх типичных 3.3В может привести к большому, потенциально разрушительному увеличению прямого тока. Это подчеркивает абсолютную необходимость использования внешнего токоограничивающего резистора или источника постоянного тока, включенного последовательно со светодиодом.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Сила света примерно пропорциональна прямому току в пределах номинальных значений. Работа ниже 20мА снизит выходную мощность, а превышение 25мА грозит ускоренной деградацией и сокращением срока службы, даже если кратковременно находится в пределах пикового тока.

4.3 Температурная зависимость

Работа светодиода чувствительна к температуре. По мере увеличения температуры перехода прямое напряжение обычно немного снижается, в то время как сила света может значительно уменьшиться. Адекватный тепловой менеджмент на печатной плате важен для поддержания постоянной яркости, особенно в приложениях с высокой плотностью или в закрытых корпусах.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус 27-21 имеет номинальные размеры 2.7мм (длина) x 2.1мм (ширина) x 1.2мм (высота), со стандартным допуском ±0.1мм, если не указано иное. Подробный чертеж размеров предоставляет критические измерения для проектирования посадочного места на ПП, включая размер контактных площадок, расстояние между ними и ориентацию компонента.

5.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается визуальным маркером на корпусе светодиода, таким как выемка, зеленая точка или срезанный угол. Правильная полярность должна соблюдаться во время установки для обеспечения корректной работы.

5.3 Упаковка в ленте на катушке

Устройство поставляется в 8-мм несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартным автоматическим оборудованием для установки. Каждая катушка содержит 3000 штук. Упаковка включает влагозащитные материалы: алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем и индикаторной картой влажности для защиты светодиодов от атмосферной влаги во время хранения и транспортировки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой пайки оплавлением. Ключевые параметры включают: этап предварительного нагрева между 150-200°C в течение 60-120 секунд; время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд; пиковая температура не выше 260°C максимум 10 секунд; контролируемые скорости нагрева и охлаждения для минимизации термического удара. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность. Используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C, нагревайте каждый вывод не более 3 секунд и выдерживайте интервал охлаждения не менее 2 секунд между выводами. Мощность паяльника должна быть 25Вт или меньше, чтобы предотвратить локальный перегрев.

6.3 Чувствительность к влаге и хранение

Светодиоды чувствительны к влаге. Запечатанный влагозащитный пакет не следует открывать до момента непосредственного использования. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться в среде с температурой 30°C или ниже и относительной влажностью 60% или ниже. Срок "жизни на открытом воздухе" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или осушитель указывает на насыщение, перед использованием требуется процедура прогрева при 60°C ±5°C в течение 24 часов.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов приборной панели, подсветки переключателей и символов благодаря компактному размеру и стабильному синему свечению.
• Телекоммуникационное оборудование:Используется в качестве индикаторов состояния или подсветки клавиатуры в устройствах, таких как телефоны и факсы.
• Плоская подсветка ЖК-дисплеев:Может использоваться в массивах для небольших ЖК-дисплеев с низким энергопотреблением.
• Общее индикаторное применение:Подходит для индикации состояния питания, режима работы и других сигнальных функций в потребительской и промышленной электронике.

7.2 Особенности проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор, рассчитанный на основе напряжения питания (V_CC), прямого напряжения светодиода (V_F) и желаемого прямого тока (I_F). Формула: R = (V_CC- V_F) / I_F. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации.
• Тепловой менеджмент:Убедитесь, что на печатной плате имеется достаточная площадь меди, соединенная с контактными площадками светодиода, для выполнения функции радиатора, особенно при работе на максимальном токе или близком к нему.
• Защита от ESD:Реализуйте меры защиты от электростатического разряда на чувствительных входных линиях, если светодиод доступен пользователю.

8. Техническое сравнение и отличия

SMD светодиод 27-21 предлагает несколько ключевых преимуществ в своем классе. Его занимаемая площадь 2.7x2.1мм меньше, чем у многих традиционных 3мм или 5мм светодиодов в выводном корпусе, что значительно экономит место на плате. Широкий угол обзора 130° обеспечивает лучшую видимость с неосевых позиций по сравнению со светодиодами с узким углом. Использование технологии InGaN дает яркий, насыщенный синий цвет с высокой эффективностью. Кроме того, его соответствие стандартам RoHS, REACH и отсутствие галогенов делает его перспективным выбором для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. Детальная система сортировки предоставляет разработчикам предсказуемость, необходимую для крупносерийного производства, требующего визуальной однородности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Почему токоограничивающий резистор обязателен?

Вольт-амперная характеристика светодиода нелинейна. Без резистора небольшое увеличение напряжения питания вызывает большой, неконтролируемый всплеск тока, быстро превышающий предельное значение 25мА и приводящий к немедленному отказу. Резистор задает стабильную рабочую точку.

9.2 Можно ли питать этот светодиод от источника 5В?

Да, но необходимо использовать последовательный резистор. Например, при питании 5В (V_CC=5В), типичном V_F3.3В и целевом I_F20мА, значение резистора будет R = (5В - 3.3В) / 0.020А = 85 Ом. Подойдет стандартный резистор на 82 или 100 Ом, с номинальной мощностью P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034Вт, поэтому резистора на 1/8Вт или 1/10Вт достаточно.

9.3 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p) - это физическая длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна. Доминирующая длина волны (λ_d) - это расчетное значение, соответствующее воспринимаемому человеческим глазом цвету, учитывающее весь спектр излучения и чувствительность глаза. Для монохроматических светодиодов, таких как этот синий, они часто близки, но λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

9.4 Почему существует строгий срок "жизни на открытом воздухе" после вскрытия упаковки?

SMD светодиоды могут поглощать влагу из атмосферы через свою пластиковую упаковку. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро расширяться, вызывая внутреннее расслоение или эффект "попкорна", который раскалывает корпус и разрушает устройство. Срок жизни на открытом воздухе и процедуры прогрева управляют этим содержанием влаги.

10. Принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым фотонным устройством. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его потенциал перехода (примерно 3.3В), электроны и дырки инжектируются в активную область чипа InGaN. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий около 468 нм. Прозрачная смоляная заливка защищает чип и действует как линза, формируя излучаемый свет в указанный угол обзора 130 градусов.

11. Тенденции и контекст отрасли

Корпус 27-21 представляет собой зрелый и широко принятый форм-фактор на рынке SMD светодиодов, балансирующий размер, производительность и технологичность производства. Отрасль продолжает движение к еще более мелким корпусам (например, 2016, 1608) для ультра-миниатюризации и к корпусам большей мощности для освещения. Ключевые тенденции, влияющие на такие компоненты, включают: растущий спрос на высокую точность цвета и постоянство сортировки для дисплейных приложений; интеграцию встроенных ИС для интеллектуальных светодиодов; и постоянное внимание к повышению световой отдачи (люмен на ватт) и надежности. Кроме того, экологическое соответствие (RoHS, отсутствие галогенов) перешло от отличительной особенности к базовому требованию для большинства электронных компонентов в глобальных цепочках поставок.