Техническая спецификация SMD светодиода 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T - Синий - 2.0x1.25x0.8мм - 3.7В макс. - 40мВт

1. Обзор продукта

15-21/B6C-ZQ1R1N/2T — это компактный синий светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных устройств, требующих высокой плотности компонентов и надежной работы. Устройство использует технологию чипа InGaN для получения синего свечения с типичной пиковой длиной волны 468 нм. Его миниатюрные размеры и малый вес делают его идеальным выбором для проектов с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые преимущества

Основное преимущество этого светодиода — значительно меньший размер по сравнению с традиционными компонентами в корпусах с выводами. Это позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП), повышать плотность монтажа, сокращать требования к складским площадям и, в конечном счете, разрабатывать более миниатюрное конечное оборудование. Совместимость со стандартными процессами автоматизированного монтажа и пайки дополнительно повышает его пригодность для массового производства.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод ориентирован на широкий спектр потребительских, промышленных и телекоммуникационных применений. Типичные варианты использования: подсветка приборных панелей, переключателей и символов; функции индикации и подсветки в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсы; плоская подсветка ЖК-дисплеев; а также универсальные индикаторные приложения.

2. Технические характеристики и подробная интерпретация

В этом разделе представлен детальный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик устройства.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (IF):20 мА. Это максимальный постоянный прямой ток.
• Пиковый прямой ток (IFP):40 мА. Данный параметр применим в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (Pd):40 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять при температуре окружающей среды 25°C. При более высоких температурах необходимо снижение номинала.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Гарантируется работа устройства в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Для оплавления припоя указана максимальная температура 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при прямом токе (IF) 20 мА и температуре окружающей среды (Ta) 25°C, что представляет типичные условия эксплуатации.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 72.0 мкд до максимум 140.0 мкд, с типичным допуском ±11%. Фактическое значение определяется кодом сортировки (Q1, Q2, R1).
• Угол обзора (2θ1/2):Типично 130 градусов. Такой широкий угол обзора делает светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения.
• Пиковая длина волны (λp):Типично 468 нм.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 465.0 нм до 475.0 нм, с допуском ±1 нм. Конкретная группа сортировки кодируется как X (465-470 нм) или Y (470-475 нм).
• Спектральная ширина (Δλ):Типично 25 нм, измеренная на половине пиковой интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 2.70 В до 3.70 В при 20 мА, с допуском ±0.1В. Конкретная группа сортировки кодируется от 10 (2.7-2.9В) до 14 (3.5-3.7В).
• Обратный ток (IR):Максимум 50 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5В. Важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; этот параметр предназначен только для тестирования тока утечки.

2.3 Тепловые характеристики

Хотя они не указаны в отдельной таблице, управление температурным режимом критически важно. Номинальная рассеиваемая мощность 40 мВт и диапазон рабочих температур определяют тепловые пределы. Конструкторы должны обеспечить адекватную разводку печатной платы и, при необходимости, использовать тепловые переходные отверстия или радиаторы для поддержания температуры перехода в безопасных пределах, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт сортируется на группы по ключевым параметрам производительности для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие конкретным требованиям приложения.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света классифицируется на три группы:

- Q1:72.0 - 90.0 мкд

- Q2:90.0 - 112.0 мкд

- R1:112.0 - 140.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) сортируется на две группы:

- X:465.0 - 470.0 нм

- Y:470.0 - 475.0 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на пять групп для помощи в проектировании схемы стабилизации тока:

- 10:2.7 - 2.9 В

- 11:2.9 - 3.1 В

- 12:3.1 - 3.3 В

- 13:3.3 - 3.5 В

- 14:3.5 - 3.7 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификацию включены несколько типичных характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и током. Она имеет решающее значение для выбора соответствующего токоограничивающего резистора. Кривая обычно показывает, что небольшое увеличение напряжения после точки включения приводит к большому увеличению тока, подчеркивая необходимость стабилизации тока.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует, как световой поток увеличивается с ростом прямого тока. Он, как правило, линеен в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Работа вблизи максимального номинального тока может не дать пропорционального увеличения яркости и сократит срок службы устройства.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая показывает снижение светового потока с ростом температуры окружающей среды. Сила света обычно уменьшается при повышении температуры. Для надежной работы в конструкции приложения необходимо учитывать тепловое управление.

4.4 Спектральное распределение

Спектральный график показывает профиль излучения с центром вокруг пиковой длины волны 468 нм с типичной шириной на полувысоте (FWHM) 25 нм. Эта информация жизненно важна для применений, чувствительных к цвету.

4.5 Диаграмма направленности

Диаграмма направленности иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света, подтверждая типичный угол обзора 130 градусов. Для данного типа корпуса диаграмма, как правило, является ламбертовой или близкой к ней.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса

SMD светодиод 15-21 имеет компактные размеры. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1 мм, если не указано иное) включают длину корпуса 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.8 мм. Подробный чертеж определяет расстояние между контактными площадками и общие контуры для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Идентификация полярности

Катод четко обозначен на корпусе. Во время сборки необходимо соблюдать правильную полярность, чтобы предотвратить повреждение устройства.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами инфракрасной и парофазной пайки оплавлением. Рекомендуется профиль для бессвинцовой пайки:

- 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.

- Максимальная скорость нагрева: 6°C/сек, максимальная скорость охлаждения: 3°C/сек.

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C. Время контакта на каждый вывод не должно превышать 3 секунд, с интервалом не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода. Мощность паяльника должна быть 25 Вт или меньше, чтобы избежать теплового удара.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

- Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.

- После вскрытия неиспользованные светодиоды следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%.

- "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).

- Если время жизни на производстве превышено или осушитель указывает на проникновение влаги, перед использованием требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются на перфорированной несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 2000 штук. Предоставлены подробные размеры катушки и несущей ленты для настройки автоматического питателя.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и идентификации: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта (P/N), количество в упаковке (QTY), а также конкретные коды сортировки для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF), вместе с номером партии.

8. Примечания по применению и конструктивные соображения

8.1 Ограничение тока

Критически важно:Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный допуск. Прямое подключение к источнику напряжения, даже немного превышающему типичное VF, может вызвать большой, неконтролируемый скачок тока, приводящий к немедленному выходу из строя.

8.2 Разводка печатной платы

Убедитесь, что посадочное место на печатной плате соответствует рекомендуемому. Обеспечьте достаточную площадь меди для рассеивания тепла, особенно при работе на высоких токах или при высоких температурах окружающей среды. Избегайте механических нагрузок на корпус светодиода во время и после пайки.

8.3 Меры предосторожности от ЭСР

Устройство имеет чувствительность к электростатическому разряду (ЭСР) 150В (модель человеческого тела). Во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР.

9. Соответствие и экологическая информация

Продукт соответствует ключевым экологическим директивам:

- RoHS:Продукт не содержит свинца и соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ.

- REACH:Соответствует европейскому регламенту REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).

- Без галогенов:Соответствует требованиям по отсутствию галогенов (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Почему мой светодиод вышел из строя сразу после включения?

Наиболее частая причина — отсутствие последовательного токоограничивающего резистора. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое подключение к источнику напряжения вызывает чрезмерный ток. Всегда используйте резистор, рассчитанный на основе напряжения питания, прямого напряжения светодиода (для безопасности используйте максимальное значение из группы сортировки) и желаемого рабочего тока.

10.2 Можно ли использовать этот светодиод на улице?

Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C покрывает многие уличные условия. Однако основным ограничением для уличного использования часто является стойкость корпуса к влаге и УФ-излучению, что не указано для этого стандартного коммерческого компонента. Для суровых условий рассмотрите устройства, специально предназначенные для уличного или автомобильного применения.

10.3 Как интерпретировать коды сортировки на этикетке?

Коды сортировки (например, ZQ1R1N) соответствуют конкретной сортировке по производительности. "Q1" указывает на группу силы света (72-90 мкд), "R1" является частью внутреннего кода продукта, а "N" может относиться к другим характеристикам. Поля этикетки CAT, HUE и REF явно указывают группы силы света, доминирующей длины волны и прямого напряжения соответственно.

10.4 Разрешён ли ремонт/переделка после пайки?

Ремонт не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, используйте двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы избежать механической нагрузки на паяные соединения или корпус светодиода. Всегда проверяйте, что характеристики светодиода не ухудшились после любой переделки.

11. Пример проектирования и использования

11.1 Проектирование панели индикации состояния

Рассмотрим панель управления, требующую нескольких синих индикаторов состояния. Используя светодиод 15-21, разработчики могут достичь компоновки с высокой плотностью. Для системы 5В рассчитывается значение последовательного резистора. Используя максимальное VF из группы 14 (3.7В) и целевой ток 15 мА (ниже максимума 20 мА для увеличения срока службы), значение резистора R = (5В - 3.7В) / 0.015А ≈ 87 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 91 Ом или 100 Ом. Широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает видимость с различных углов. Процедуры, связанные с чувствительностью к влаге, должны соблюдаться во время сборки, если печатные платы не паяются сразу после вскрытия пакета.

12. Введение в технический принцип

Этот светодиод основан на полупроводниковом чипе из нитрида индия-галлия (InGaN). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава InGaN определяет ширину запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемого света — в данном случае синего. Чип инкапсулирован в прозрачную линзу из смолы, которая защищает кристалл, обеспечивает механическую стабильность и формирует световой пучок.

13. Тенденции и контекст отрасли

Корпус 15-21 представляет собой зрелый форм-фактор на рынке SMD светодиодов. Текущие отраслевые тенденции направлены на еще более мелкие корпуса (например, метрические размеры 0402, 0201) для ультраминиатюризации, более высокой эффективности (больше люмен на ватт) и улучшенной цветовой однородности (более жесткая сортировка). Также большое внимание уделяется повышению надежности в условиях более высоких температур и влажности для автомобильных и промышленных применений. Данное устройство хорошо подходит для применений, где требуется проверенный, экономически эффективный и легкодоступный источник синего света, балансирующий между размером, производительностью и простотой производства.