Техническая спецификация SMD светодиода 15-21/BHC-AN1P2/2T - Синий - 2.0x1.25x0.8мм - 3.3В - 20мА

1. Обзор продукта

15-21/BHC-AN1P2/2T — это компактный синий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих высокой плотности компонентов. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенной площади по сравнению с традиционными светодиодами в выводных корпусах, что позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП) и конечные продукты. Устройство изготовлено по технологии InGaN (нитрид индия-галлия) и залито прозрачной смолой, излучающей свет в синем спектре. Оно полностью соответствует директивам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям, что делает его пригодным для экологически ответственных производственных процессов.

1.1 Ключевые преимущества

К основным преимуществам этого светодиода относятся его миниатюрные размеры (2.0мм x 1.25мм x 0.8мм), что напрямую способствует экономии места при хранении и увеличению плотности монтажа на ПП. Его малый вес делает его идеальным для портативных и миниатюрных устройств. Компоненты поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки. Кроме того, он рассчитан на стандартные процессы пайки оплавлением в инфракрасной печи и паровой фазе, что облегчает эффективное массовое производство.

1.2 Целевые области применения

Этот светодиод универсален и находит применение в различных задачах освещения и индикации. Типичные области применения включают подсветку приборных панелей, переключателей и клавиатур. В телекоммуникационном оборудовании он служит в качестве индикаторов состояния и подсветки для таких устройств, как телефоны и факсы. Он также подходит для плоской подсветки жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) и общих индикаторных функций, где требуется надежный компактный источник синего света.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых электрических, оптических и тепловых характеристик устройства, определенных в таблицах "Предельные параметры" и "Электрооптические характеристики".

2.1 Предельные параметры

Предельные параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия. Максимальное обратное напряжение (V_R) составляет 5В. Превышение этого значения может вызвать пробой p-n перехода. Номинальный постоянный прямой ток (I_F) равен 25мА. Для импульсного режима допустимый пиковый прямой ток (I_FP) составляет 100мА при скважности 1/10 и частоте 1кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) равна 95мВт и рассчитывается как произведение прямого напряжения и тока. Устройство выдерживает электростатический разряд (ЭСР) 150В по модели человеческого тела (HBM). Диапазон рабочих температур (T_opr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (T_stg) немного шире: от -40°C до +90°C. Профиль температуры пайки критически важен: для оплавления задается пиковая температура 260°C максимум в течение 10 секунд; для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток 20мА. Сила света (I_v) имеет типичное значение в широком диапазоне, определяемом системой сортировки, с минимумом 28.5 мкд и максимумом 72.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 130 градусов, что указывает на широкий диффузный характер излучения. Пиковая длина волны (λ_p) обычно равна 468 нм, а доминирующая длина волны (λ_d) находится в диапазоне от 464.5 нм до 476.5 нм, определяя воспринимаемый синий цвет. Ширина спектральной полосы (Δλ) обычно составляет 25 нм. Прямое напряжение (V_F) варьируется от 2.7В (мин.) до 3.7В (макс.), с типичным значением 3.3В при 20мА. Обратный ток (I_R) очень мал, с максимальным значением 50 мкА при полном обратном смещении 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цвету.

3.1 Сортировка по силе света

Световой поток классифицируется на четыре различные группы: N1 (28.5-36.0 мкд), N2 (36.0-45.0 мкд), P1 (45.0-57.0 мкд) и P2 (57.0-72.0 мкд). Внутри каждой группы допускается отклонение ±11%. Разработчики должны учитывать это отклонение при проектировании минимальных уровней яркости для своего приложения.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) также сортируется для контроля вариаций оттенка. Группы: A9 (464.5-467.5 нм), A10 (467.5-470.5 нм), A11 (470.5-473.5 нм) и A12 (473.5-476.5 нм). Указан допуск ±1нм. Эта сортировка имеет решающее значение для приложений, где важна цветовая однородность нескольких светодиодов, например, в массивах подсветки.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF указан раздел для типичных электрооптических характеристических кривых, конкретные графические данные (например, ВАХ, зависимость интенсивности от тока, длины волны от температуры) в извлеченном тексте не приведены. В полной спецификации эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Разработчики обычно полагаются на такие кривые для прогнозирования производительности при различных рабочих токах и температурах окружающей среды, что напрямую влияет на световой поток, прямое напряжение и долгосрочную надежность.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод соответствует стандарту корпуса SMD 15-21. Ключевые размеры: длина примерно 2.0мм, ширина 1.25мм и высота 0.8мм. Чертеж корпуса определяет расположение и размеры контактных площадок (обычно 0.6мм x 0.9мм), зазор между ними и общие допуски (как правило, ±0.1мм, если не указано иное). Эти точные размерные данные критически важны для создания точного посадочного места на ПП, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание.

5.2 Определение полярности

Катод (отрицательный вывод) обычно маркируется на устройстве, часто небольшим вырезом, зеленой точкой или скошенным углом корпуса. Предоставленный чертеж должен четко указывать эту маркировку. Правильная ориентация полярности при сборке обязательна для функционирования устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка критически важны для сохранения целостности и производительности устройства.

6.1 Параметры пайки оплавлением

Задан бессвинцовый профиль оплавления. Зона предварительного нагрева должна повышаться с 150°C до 200°C за 60-120 секунд. Время выше температуры ликвидуса припоя (217°C) должно составлять 60-150 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время нахождения на этом пике должно быть не более 10 секунд. Максимальная скорость нагрева составляет 6°C/сек, а максимальная скорость охлаждения — 3°C/сек. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем. Пакет нельзя вскрывать до момента готовности к использованию компонентов. Перед вскрытием условия хранения должны быть ≤30°C и ≤90% относительной влажности. После вскрытия "срок годности на открытом воздухе" составляет 1 год при условиях ≤30°C и ≤60% относительной влажности. Если индикатор осушителя показывает насыщение или превышено время хранения, требуется термообработка (прокаливание) при 60±5°C в течение 24 часов перед оплавлением, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн" во время пайки.

6.3 Меры предосторожности при ручной пайке и ремонте

Если необходима ручная пайка, рекомендуется проявлять особую осторожность. Следует использовать паяльник с температурой жала ниже 350°C и мощностью ниже 25Вт. Время контакта на каждый вывод не должно превышать 3 секунд. Между пайкой каждого вывода должен быть минимальный интервал в 2 секунды. Ремонт после первоначальной пайки настоятельно не рекомендуется. Если это неизбежно, следует использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механических нагрузок на корпус.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Продукт поставляется на формованной несущей ленте с размерами, адаптированными под корпус 15-21. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Размеры катушки, ленты и покровной ленты приведены на чертежах спецификации для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых кодов: P/N (Номер изделия: 15-21/BHC-AN1P2/2T), QTY (Количество в упаковке: 2000), CAT (Ранг силы света, например, N1, P2), HUE (Ранг цветности/доминирующей длины волны, например, A10, A12), REF (Ранг прямого напряжения) и LOT No (Прослеживаемый номер партии). Поле CPN предназначено для внутреннего номера детали заказчика.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Требование к ограничению тока

Светодиоды — это устройства с токовым управлением. В схеме абсолютно необходим последовательный токоограничивающий резистор для предотвращения теплового разгона и разрушения. В спецификации показано, что небольшое увеличение прямого напряжения может вызвать большое увеличение тока. Номинал резистора следует рассчитывать на основе напряжения питания (V_питания), типичного прямого напряжения светодиода (V_F, например, 3.3В) и желаемого рабочего тока (I_F, должен быть ≤25мА постоянного тока). Формула: R = (V_питания - V_F) / I_F.

8.2 Соображения по тепловому режиму

Несмотря на малые размеры, светодиод рассеивает тепло (до 95мВт). Для надежной долгосрочной работы, особенно при высоких температурах окружающей среды или близких к максимальному току, следует использовать достаточную площадь медного покрытия на ПП (тепловые контактные площадки) для отвода тепла от паяных соединений и самого кристалла светодиода. Работа при токах ниже максимального номинала значительно увеличивает срок службы и надежность.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие светодиода в корпусе 15-21 по сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050) или светодиодами в выводных корпусах — его сверхкомпактный размер, позволяющий миниатюризировать конструкцию. По сравнению с другими миниатюрными светодиодами его ключевые преимущества включают широкий угол обзора 130 градусов для равномерного освещения, соответствие строгим экологическим нормам (RoHS, бесгалогенные) и надежные спецификации для автоматической сборки оплавлением. Детальная система сортировки предоставляет разработчикам предсказуемые параметры производительности по цвету и яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В без резистора?

О: Нет. Это почти наверняка разрушит светодиод. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор, как описано в разделе 8.1.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_p) — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны (λ_d) — это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. λ_d более актуальна для спецификации цвета.

В: Как интерпретировать коды сортировки (например, P2 A11) при заказе?

О: Код сортировки определяет гарантированный диапазон производительности. "P2" означает, что сила света находится в диапазоне от 57.0 до 72.0 мкд. "A11" означает, что доминирующая длина волны находится в диапазоне от 470.5 до 473.5 нм. Вам следует выбирать группы, соответствующие минимальным требованиям вашего приложения к яркости и цветовой однородности.

В: Подходит ли этот светодиод для освещения автомобильной приборной панели?

О: Хотя он указан для подсветки приборных панелей, в разделе "Ограничения по применению" явно указано, что для высоконадежных применений, таких как автомобильные системы безопасности, могут потребоваться другие продукты. Для таких критических применений необходима консультация с производителем и, возможно, использование компонента, сертифицированного по AEC-Q102.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование компактной панели индикации состояния для портативного медицинского устройства.

Конструкция требует четырех синих индикаторных светодиодов в ограниченном пространстве. Корпус 15-21 выбран из-за своего малого размера. Разработчик выбирает группу яркости P1 (45-57 мкд), чтобы обеспечить достаточную видимость. Для цветовой однородности выбрана группа длины волны A10 (467.5-470.5 нм). Схема питается от шины 3.3В. Используя типичное V_F 3.3В при 20мА, будет использован очень маленький последовательный резистор (например, 0-1 Ом) или драйвер постоянного тока, установленный на 18мА (для запаса). Разводка ПП включает тепловые площадки, соединенные с земляной полигоном для отвода тепла. Сборка следует заданному профилю оплавления, а чувствительные к влаге устройства используются в предписанный срок годности на открытом воздухе после вскрытия пакета.

12. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область изготовлена из InGaN. Когда приложено прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны и дырки инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае синего. Прозрачная смоляная заливка защищает полупроводниковый кристалл и действует как линза, формирующая выходной световой пучок.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, таких как корпус 15-21, обусловлено продолжающейся тенденцией к миниатюризации и увеличению функциональности электронных устройств. Ключевые тренды в этом секторе включают дальнейшее уменьшение размеров корпуса при сохранении или увеличении светового потока (более высокая эффективность), улучшение цветопередачи и однородности за счет продвинутой сортировки и технологии кристаллов, а также повышенную надежность для работы в жестких условиях (более высокая температура, влажность). Кроме того, интеграция с интеллектуальными драйверами и разработка микро-светодиодных массивов для дисплейных приложений представляют собой значительные будущие направления в технологии твердотельного освещения.