Техническая спецификация SMD светодиода 17-215/BHC-BP2Q2M/3T синего свечения - 2.0x1.25x0.8мм - 3.35В тип. - 20мА - 75мВт

1. Обзор продукта

17-215/BHC-BP2Q2M/3T — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), использующий полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN) для получения синего света. Этот компонент разработан для современных автоматизированных процессов электронного производства, предлагая компактные размеры, которые позволяют достичь более высокой плотности монтажа на плате и миниатюризации конечного оборудования по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основные преимущества данного светодиода обусловлены его SMD-корпусом. Его значительно меньший размер позволяет сократить занимаемую площадь на печатной плате (PCB), снизить требования к складскому пространству и, в конечном итоге, способствует созданию более компактных и легких электронных устройств. Небольшой вес корпуса делает его особенно подходящим для миниатюрных и портативных применений. Продукт позиционируется как универсальное решение для индикации и подсветки, соответствующее современным экологическим и производственным стандартам.

1.2 Соответствие стандартам и экологические требования

Данный компонент соответствует нескольким ключевым отраслевым стандартам. Он производится как бессвинцовый (Pb-free) продукт. Используемые материалы соответствуют регламенту ЕС REACH. Кроме того, он соответствует требованиям по отсутствию галогенов: содержание брома (Br) и хлора (Cl) составляет менее 900 ppm каждый, а их общее количество — менее 1500 ppm. Продукт также разработан для соответствия требованиям директивы RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В следующих разделах представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик компонента, как они определены в спецификации. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Работа в этих условиях или на их границе не гарантируется, и в схемотехническом проектировании их следует избегать.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):20 мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP):100 мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10 на частоте 1 кГц) и не должно использоваться при проектировании схем с постоянным током.
• Рассеиваемая мощность (Pd):75 мВт. Это максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитываемая как Прямое напряжение (VF) * Прямой ток (IF).
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В. Это указывает на умеренную чувствительность к ESD; необходимы соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Устройство функционирует в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (Tstg):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

Это типичные параметры производительности в нормальных рабочих условиях (IF=20мА).

• Сила света (Iv):Диапазон от 57.00 мкд до 112.00 мкд. Конкретное значение определяется процессом сортировки (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (типичное значение). Это определяет угловую ширину, на которой сила света составляет половину от пиковой интенсивности, измеренной под углом 0 градусов (на оси).
• Пиковая длина волны (λp):468 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 467.50 нм до 473.50 нм. Это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как соответствующий цвет излучения светодиода, и она также подвергается сортировке.
• Спектральная ширина (Δλ):25 нм (типичное значение). Это ширина спектра излучения на половине максимума (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.75 В до 3.95 В при 20мА, с типичным значением около 3.35В. Этот параметр сортируется (см. Раздел 3).
• Обратный ток (IR):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения 5В. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр приведен только для целей тестирования.

Важные примечания относительно допусков:В спецификации указаны производственные допуски: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм) и Прямое напряжение (±0.1В). Их необходимо учитывать в проектах, требующих жесткого контроля параметров.

3. Объяснение системы сортировки

Для управления естественными вариациями в полупроводниковом производстве светодиоды сортируются по группам производительности (бинам). Это обеспечивает однородность в пределах производственной партии. Модель 17-215 использует три независимых критерия сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на три бина в зависимости от их светового потока при 20мА:
P2: 57.00 - 72.00 мкд
Q1: 72.00 - 90.00 мкд
Q2: 90.00 - 112.00 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (оттенок синего) контролируется путем сортировки на два бина по длине волны:
A10: 467.50 - 470.50 нм
A11: 470.50 - 473.50 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Для облегчения проектирования схем стабилизации тока светодиоды сортируются по падению прямого напряжения при 20мА:
5: 2.75 - 3.05 В
6: 3.05 - 3.35 В
7: 3.35 - 3.65 В
8: 3.65 - 3.95 В

Конкретный код продукта 17-215/BHC-BP2Q2M/3T указывает на комбинацию бинов для данного экземпляра (например, B для синего цвета, P2/Q2 для силы света, M для длины волны и т.д., согласно расшифровке маркировки).

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации на странице 5 приведены ссылки на типичные электрооптические характеристические кривые, сами графики в текстовом содержании не предоставлены. Как правило, такие кривые включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-I кривая):Показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока, обычно нелинейным образом, в конечном итоге достигая насыщения.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V-I кривая):Демонстрирует экспоненциальную зависимость диода, что крайне важно для проектирования схем ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Иллюстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что является ключевым соображением для теплового менеджмента.
• Спектральное распределение мощности:График, показывающий интенсивность излучения на каждой длине волны, с центром вокруг пика 468нм и шириной ~25нм.

Конструкторам следует обращаться к графической спецификации для этих кривых, чтобы моделировать производительность в нестандартных условиях (разные токи, температуры).

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет компактный прямоугольный SMD-корпус. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное):
- Общая длина: 2.0 мм
- Общая ширина: 1.25 мм
- Общая высота: 0.8 мм
- Размеры и шаг выводов (терминалов) определены для совместимости со стандартным посадочным местом 0603 (имперская система) или аналогичным. Катод, как правило, обозначается маркером на корпусе.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность крайне важна. Корпус содержит визуальный индикатор (например, выемку, точку или скошенный угол) для обозначения вывода катода. Конструкция посадочного места на печатной плате должна соответствовать этой ориентации.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Соблюдение этих рекомендаций критически важно для надежности и предотвращения повреждений во время сборки.

6.1 Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая)

Рекомендуемый температурный профиль имеет ключевое значение:
- Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
- Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
- Пиковая температура:Максимум 260°C.
- Время в пределах 5°C от пика:Максимум 10 секунд.
- Скорость нагрева:Максимум 3°C/секунду.
- Скорость охлаждения:Максимум 6°C/секунду.
Ограничение:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна:
- Температура жала паяльника:<350°C.
- Время контакта на каждый вывод: ≤ 3 секунды.
- Мощность паяльника: ≤ 25 Вт.
- Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода.
Ручная пайка сопряжена с более высоким риском теплового повреждения.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем.
1. Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
2. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%.
3. "Время жизни" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней).
4. Если срок превышен или индикатор осушителя изменил цвет, требуется прогрев (сушка): 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

6.4 Меры предосторожности при использовании

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторявляется обязательным. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое изменение напряжения вызывает большое изменение тока, что приводит к мгновенному перегоранию без резистора.
• Избегание механических нагрузок:Избегайте механических нагрузок на корпус во время пайки и не допускайте коробления печатной платы после сборки.
• Ремонт:Не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и снятия компонента, чтобы избежать повреждения контактных площадок. Проверьте работоспособность устройства после ремонта.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация на ленте и катушке

Компоненты поставляются на промышленных стандартных тисненых транспортных лентах на катушках диаметром 7 дюймов.
- Ширина ленты:8 мм.
- Ячеек на катушке:3000 штук.
- Подробные размеры катушки, транспортной и покровной ленты приведены на чертежах в спецификации.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и проверки:
- CPN:Партномер заказчика.
- P/N:Партномер производителя (например, 17-215/BHC-BP2Q2M/3T).
- QTY:Количество в упаковке.
- CAT:Ранг силы света (например, P2, Q1, Q2).
- HUE:Ранг цветности/доминирующей длины волны (например, A10, A11).
- REF:Ранг прямого напряжения (например, 5, 6, 7, 8).
- LOT No:Номер производственной партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению и соображения для проектирования

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Для приборных панелей, мембранных переключателей и клавиатур.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка для телефонов, факсов и сетевого оборудования.
• ЖК-дисплеи:Боковая или прямая подсветка для небольших монохромных или цветных ЖК-дисплеев.
• Общая индикация:Индикация питания, режимов работы и другие визуальные сигналы в потребительской и промышленной электронике.

8.2 Соображения при проектировании схемы

1. Управление током:Всегда используйте последовательный резистор. Рассчитайте его номинал R = (Vпитания - VF) / IF. Используйте максимальное значение VF из бина (например, 3.95В) для расчета тока в наихудшем случае, чтобы гарантировать, что IF никогда не превысит 20мА.
2. Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на плате или вентиляцию при работе в условиях высокой температуры окружающей среды (>70°C) для поддержания светового выхода и долговечности.
3. Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод доступен пользователю, и соблюдайте процедуры безопасного обращения с ESD во время сборки.

8.3 Ограничения применения

В спецификации содержится важное предупреждение. Данный продукт предназначен для общих коммерческих и промышленных применений. Оннеспециально разработан или квалифицирован для применений с высокими требованиями к надежности, где отказ может привести к серьезным последствиям. Это включает, но не ограничивается:
- Военные, аэрокосмические или авиационные системы.
- Автомобильные системы безопасности (например, стоп-сигналы, индикаторы подушек безопасности).
- Медицинское оборудование для поддержания жизни или критически важное.
Для таких применений необходимо использовать компоненты с соответствующей квалификацией и данными по надежности.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение требует данных конкретных конкурентов, ключевые отличительные особенности данной платформы светодиодов можно выделить:

• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):Основное преимущество 17-215 — его минимальные габариты (приблизительно размер 0603), позволяющие достичь максимальной плотности индикаторов или точек подсветки.
• По сравнению со светодиодами в корпусах для сквозного монтажа:Обеспечивает значительную экономию места, совместимость с автоматической установкой и лучшую надежность за счет исключения ручной пайки и механических напряжений от изгиба выводов.
• По сравнению с несортированными светодиодами:Трехуровневая сортировка (сила света, длина волны, напряжение) предоставляет конструкторам предсказуемую и стабильную производительность, что крайне важно для применений, требующих однородного внешнего вида или точного согласования тока в параллельных цепочках.
• Соответствие стандартам:Соответствие RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов является стандартным ожиданием, но остается ключевым рыночным требованием.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод током 30мА для большей яркости?
О:Нет. Абсолютный максимальный параметр для постоянного прямого тока (IF) составляет 20мА. Превышение этого параметра снижает надежность и может вызвать немедленный или преждевременный отказ. Пиковый параметр 100мА предназначен только для очень коротких импульсов.

В2: Диапазон прямого напряжения широк (2.75-3.95В). Как мне спроектировать схему?
О:Вы должны проектировать для наихудшего случая (наибольшего) VF, чтобы гарантировать, что токоограничивающий резистор обеспечивает адекватный контроль тока для всех экземпляров. Использование максимального VF (3.95В) в расчете резистора гарантирует, что ни один светодиод не превысит предел 20мА, даже если его фактическое VF ниже.

В3: Что произойдет, если я припаяю этот светодиод более двух раз?
О:В спецификации явно указано, что пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Дополнительные термические циклы могут создать нагрузку на внутренние проводящие соединения, ухудшить эпоксидную линзу или вызвать расслоение корпуса, что приведет к снижению надежности или катастрофическому отказу.

В4: Светодиод рассчитан на работу от -40°C до +85°C. Будет ли он работать при 90°C?
О:Рабочая температура — это параметр, а не спецификация производительности. Хотя он может не выйти из строя мгновенно при 90°C, его сила света будет значительно снижена, срок службы резко сокращен, и работа не гарантируется. Проектируйте систему так, чтобы температура окружающей среды светодиода оставалась в пределах указанного диапазона.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикаторов состояния с 10 однородными синими светодиодами.
1. Выбор бинов:Для обеспечения визуальной однородности укажите узкие бины как для силы света (например, все Q2: 90-112 мкд), так и для доминирующей длины волны (например, все A10: 467.5-470.5 нм). Это может быть требование специального заказа.
2. Проектирование схемы:Используя источник питания 5В и наихудший случай VF = 3.95В (из бина 8). Требуемый резистор R = (5В - 3.95В) / 0.020А = 52.5 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 56 Ом). Пересчитаем фактический ток для типичного VF 3.35В: I = (5В - 3.35В) / 56 = 29.5мА. Это превышает номинал 20мА! Следовательно, вы должны использовать минимальное VF (2.75В) для расчета максимально возможного тока: I_макс = (5В - 2.75В) / 56 = 40.2мА. Это опасно. Решение — использовать резистор большего номинала. Нацеливаясь на 15мА для запаса: R = (5В - 2.75В) / 0.015А ≈ 150 Ом. Это гарантирует, что ток будет находиться в диапазоне от 10мА (для VF=3.95В) до 15мА (для VF=2.75В), безопасно ниже предела 20мА для всех бинов.
3. Размещение на плате:Размещайте светодиоды с одинаковой ориентацией. При необходимости предусмотрите небольшие терморельефные площадки, но обеспечьте хорошие паяльные соединения.
4. Сборка:Точно следуйте профилю пайки оплавлением. Храните вскрытые катушки в сухом шкафу, если они не используются в течение 7 дней.

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 пороговое значение 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 напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае синий (~468 нм). Эпоксидный корпус служит для защиты полупроводникового чипа, формирования выходного светового пучка (угол обзора 130 градусов) и обеспечения механической структуры для пайки.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиод 17-215 представляет собой зрелую стадию технологии SMD светодиодов. Ключевые тренды в этом секторе включают:
- Повышение эффективности:Постоянное развитие технологий эпитаксиального роста направлено на получение большего количества люмен на ватт (световая отдача), что снижает энергопотребление при заданном световом потоке.
- Миниатюризация:Стремление к уменьшению размеров корпусов (например, 0402, 0201 в имперской системе) продолжает позволять создавать более плотные световые массивы и интегрировать их во все более миниатюрные устройства.
- Улучшение цветовой однородности:Достижения в алгоритмах сортировки и управлении производством на уровне пластин приводят к более узкому распределению параметров, снижая потребность в дорогостоящем отборе по узким бинам.
- Повышенная надежность:Исследования в области более прочных материалов корпусов, методов крепления кристалла и люминофоров (для белых светодиодов) сосредоточены на увеличении срока службы, особенно в условиях высоких температур и влажности.
- Интеллектуальная интеграция:Более широкий тренд предполагает интеграцию управляющей схемы (например, драйверов постоянного тока, адресуемости) непосредственно со светодиодным чипом на уровне корпуса, хотя это более распространено для мощных светодиодов, чем для маломощных индикаторов.

Данный компонент занимает свою нишу как надежное, экономически эффективное и стандартизированное решение для базовых задач индикации и подсветки, использующее хорошо отработанные производственные процессы.