Техническая документация на SMD светодиод 17-21 Ярко-желтый - Корпус 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 1.75-2.35В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 17-21 — это компактный прибор для поверхностного монтажа, предназначенный для применений с высокой плотностью компоновки, требующих ярко-желлого источника света. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенной занимаемой площади по сравнению с традиционными светодиодами в выводных корпусах, что позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП), повышать плотность монтажа компонентов и, в конечном итоге, уменьшать габариты конечного оборудования. Легкая конструкция также делает его идеальным для миниатюрных и портативных устройств, где критически важны ограничения по весу и пространству.

Этот светодиод является монохромным и излучает ярко-желтый свет. Он изготовлен на основе полупроводникового материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), известного своей высокой эффективностью и чистотой цвета в желто-красном спектре. Прибор инкапсулирован в прозрачную эпоксидную смолу для максимальной светоотдачи. Он полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), регламенту ЕС REACH и не содержит галогенов, удовлетворяя строгим экологическим стандартам (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Продукт поставляется на 7-дюймовых катушках в 8-миллиметровой транспортной ленте, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов и стандартными процессами пайки оплавлением (инфракрасной или паровой фазой).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надежной работы.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Максимальный постоянный ток, который может быть непрерывно приложен.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Это максимальный импульсный прямой ток, допустимый только при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Данный параметр полезен для мультиплексирования или кратковременных условий перегрузки по току.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитываемая как прямое напряжение (VF), умноженное на прямой ток (IF).
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Это указывает на чувствительность прибора к статическому электричеству. Строгое соблюдение процедур защиты от ЭСР обязательно.
• Рабочая температура (Topr):от -40 до +85 °C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа прибора.
• Температура хранения (Tstg):от -40 до +90 °C.
• Температура пайки (Tsol):Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта с каждым выводом — не более 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе 20 мА, что является стандартным условием испытаний.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимального значения 57.00 мкд до максимального 112.00 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне. Допуск по силе света составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный полный угол обзора по половинной интенсивности составляет 140 градусов, что обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для подсветки и индикации.
• Пиковая длина волны (λp):Длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Типичное значение составляет 591 нм, что соответствует ярко-желтой области спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 585.50 нм до 591.50 нм. Это та единственная длина волны, которую воспринимает человеческий глаз как соответствующий цвет излучения светодиода. Указан строгий допуск ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):Типичная ширина спектра излучения на полувысоте (FWHM) составляет 15 нм, что указывает на относительно узкое и чистое цветовое излучение.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75 В до 2.35 В при токе 20 мА. Указан допуск ±0.1 В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5В. Крайне важно отметить, что данный прибор не предназначен для работы в режиме обратного смещения; это условие испытания используется только для характеристики.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости, цвету и электрическим характеристикам.

3.1 Биннинг по силе света

Биннинг выполняется при IF=20мА. Определены три бина: P2 (57.00-72.00 мкд), Q1 (72.00-90.00 мкд) и Q2 (90.00-112.00 мкд). Это позволяет осуществлять выбор на основе требуемых уровней яркости.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Биннинг выполняется при IF=20мА. Определены два бина: D3 (585.50-588.50 нм) и D4 (588.50-591.50 нм). Такой строгий контроль обеспечивает минимальное цветовое отклонение в рамках одного применения.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Биннинг выполняется при IF=20мА. Определены три бина: 0 (1.75-1.95 В), 1 (1.95-2.15 В) и 2 (2.15-2.35 В). Выбор светодиодов из одного вольтажного бина может помочь достичь более равномерной яркости при питании от источника постоянного напряжения или упростить расчет токоограничивающих резисторов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные электрооптические характеристики для таких светодиодов включают несколько ключевых зависимостей.Кривая "Ток vs. Напряжение (I-V)"показывает экспоненциальную зависимость, при которой прямое напряжение увеличивается с ростом тока и температуры.Кривая "Сила света vs. Прямой ток (I-L)"обычно является почти линейной в рабочем диапазоне, показывая, что световой выход прямо пропорционален току.Кривая "Сила света vs. Температура окружающей среды"показывает снижение светового выхода при повышении температуры, что характерно для всех светодиодов.График спектрального распределенияпоказывает один пик около 591 нм с шириной на полувысоте примерно 15 нм, подтверждая узкополосное желтое излучение. Понимание этих кривых необходимо для теплового менеджмента и проектирования схемы управления для поддержания стабильной работы в диапазоне рабочих температур.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 17-21 имеет компактный корпус для поверхностного монтажа. Ключевые размеры (со стандартным допуском ±0.1 мм, если не указано иное) включают длину 1.6 мм, ширину 0.8 мм и высоту 0.6 мм. На корпусе имеется маркировка катода для правильной идентификации полярности при монтаже. Точные рекомендации по посадочному месту (площадкам) должны быть взяты из подробного чертежа с размерами для обеспечения правильной пайки и выравнивания.

5.2 Идентификация полярности

Правильная полярность необходима для работы прибора. Корпус имеет четкую маркировку катода. Установка светодиода в обратной полярности предотвратит его свечение и, если обратное напряжение превысит предельное значение в 5В, может вызвать необратимое повреждение.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Прибор совместим с процессами бессвинцовой пайки оплавлением. Рекомендуемый температурный профиль включает: этап предварительного нагрева между 150-200°C в течение 60-120 секунд; время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд; пиковую температуру не выше 260°C, выдерживаемую не более 10 секунд; и максимальные скорости нагрева и охлаждения 6°C/сек и 3°C/сек соответственно. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Необходимо избегать механических напряжений на корпус светодиода во время нагрева и коробления печатной платы после пайки.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, следует соблюдать крайнюю осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (<25Вт). Между пайкой каждого вывода должен быть интервал не менее 2 секунд. Ручная пайка сопряжена с более высоким риском теплового повреждения.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем. Пакет не следует вскрывать до момента готовности к использованию компонентов. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 60% или ниже. "Время жизни на производстве" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или индикатор осушителя показывает насыщение, компоненты должны быть просушены при 60 ± 5°C в течение 24 часов перед использованием для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время пайки оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 3000 штук на катушке. Размеры транспортной ленты и катушки указаны для обеспечения совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Этикетка на упаковке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения: Номер изделия заказчика (CPN), Номер изделия (P/N), Количество в упаковке (QTY), Ранг силы света (CAT), Ранг цветности/доминирующей длины волны (HUE), Ранг прямого напряжения (REF) и Номер партии (LOT No).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеален для подсветки приборных панелей, переключателей, а также плоской подсветки ЖК-дисплеев и символов благодаря широкому углу обзора и равномерному световому потоку.
• Телекоммуникационное оборудование:Подходит в качестве индикаторов состояния и подсветки клавиатур в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Общая индикация:Может использоваться в самых разнообразных потребительских электронных устройствах, промышленных системах управления и бытовой технике, где требуется яркий желтый индикатор.

8.2 Соображения при проектировании

Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор абсолютно обязателен. Светодиоды являются приборами с токовым управлением, и небольшое изменение прямого напряжения может вызвать большое изменение тока, потенциально приводящее к тепловому разгону и отказу. Номинал резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF — прямое напряжение светодиода при требуемом токе IF. Всегда рассчитывайте для максимального указанного VF, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел.Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание низкой температуры перехода является ключом к долгосрочной надежности и стабильности светового выхода. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.Защита от ЭСР:Реализуйте соответствующие меры защиты от электростатического разряда в схеме и при обращении, так как прибор рассчитан на 2000В по модели HBM.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основное отличие светодиода 17-21 заключается в сочетании очень малого форм-фактора (1.6x0.8мм) с характеристиками производительности технологии AlGaInP. По сравнению со старыми желтыми светодиодами в выводных корпусах, он предлагает значительное сокращение занимаемой площади на плате и веса. По сравнению с другими SMD желтыми светодиодами, его специфическая структура бинов по силе света (P2, Q1, Q2), доминирующей длине волны (D3, D4) и прямому напряжению (0, 1, 2) предоставляет разработчикам высокую степень контроля над стабильностью визуальных и электрических характеристик их конечного продукта. Широкий угол обзора в 140 градусов является ключевым преимуществом для применений подсветки по сравнению с приборами с более узким углом.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что является основной причиной выхода светодиода из строя в приложениях?

О: Наиболее распространенная причина — перегрузка по току из-за неадекватной или отсутствующей схемы ограничения тока или питания светодиода от нестабилизированного источника напряжения. Тепловая перегрузка от чрезмерного нагрева при пайке или работы при высокой температуре окружающей среды является другим основным фактором.

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника логического уровня 3.3В или 5В?

О: Нет. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 5В и типичном VF 2.0В при 20мА, требуемый резистор будет (5В - 2.0В) / 0.02А = 150 Ом. Всегда рассчитывайте для максимального VF, чтобы обеспечить безопасный ток.

В: Почему информация о хранении и просушке так важна?

О: Корпуса SMD компонентов могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию эпоксидного корпуса ("вспучиванию" или "popcorning"), вызывая немедленный или скрытый отказ.

В: Как интерпретировать коды бинов на этикетке?

О: Код CAT соответствует бину силы света (например, Q1), код HUE — бину доминирующей длины волны (например, D4), а код REF — бину прямого напряжения (например, 1). Выбор компонентов с одинаковыми кодами бинов обеспечивает минимальное отклонение в пределах производственной партии.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикаторов состояния с равномерной яркостью.Разработчик создает панель управления с 20 желтыми светодиодными индикаторами. Чтобы все светодиоды выглядели одинаково ярко, он указывает светодиоды из одного бина силы света (например, все из бина Q1: 72-90 мкд). Чтобы упростить проектирование схемы управления и обеспечить стабильный ток, он также указывает светодиоды из одного вольтажного бина (например, все из бина 1: 1.95-2.15В). Он рассчитывает единое значение токоограничивающего резистора, используя максимальное VF из этого бина (2.15В), чтобы гарантировать, что ни один светодиод не превысит 20мА даже с учетом допусков напряжения питания. Широкий угол обзора 140 градусов обеспечивает видимость индикаторов с различных позиций оператора. Небольшой корпус 17-21 позволяет размещать индикаторы очень близко друг к другу на плотной печатной плате.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активной области. Для данного конкретного ярко-желтого светодиода полупроводниковым материалом является AlGaInP. Ширина запрещенной зоны этого сложного полупроводника определяет длину волны (цвет) излучаемых фотонов. В данном случае запрещенная зона сконструирована так, чтобы производить фотоны с длиной волны около 591 нм, которую человеческий глаз воспринимает как ярко-желтый цвет. Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл и действует как линза, формируя световой поток в указанный угол обзора 140 градусов.

13. Технологические тренды

Тренд в области индикаторных светодиодов и светодиодов для подсветки продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), уменьшения размеров корпусов для создания еще более компактных устройств, а также улучшения стабильности цвета в зависимости от температуры и срока службы. Также наблюдается сильная тенденция к более широкому внедрению экологически чистых материалов и производственных процессов, о чем свидетельствует соответствие данного продукта директивам RoHS, REACH и отсутствие галогенов. Интеграция, например, включение токоограничивающего резистора или защитных диодов в сам корпус светодиода, является еще одним продолжающимся трендом, упрощающим проектирование схем и экономящим место на плате. Для желтых светодиодов AlGaInP остается доминирующей высокопроизводительной технологией материалов, с постоянным совершенствованием процессов эпитаксиального роста для достижения лучшей эффективности и более точного контроля длины волны.