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

1. Обзор изделия

SMD светодиод 17-21 — это прибор для поверхностного монтажа, предназначенный для применений с высокой плотностью компоновки на печатной плате. Он использует технологию полупроводника AlGaInP для получения ярко-желтого свечения. Основное преимущество компонента — его миниатюрные размеры (1.6мм x 0.8мм x 0.6мм), что позволяет значительно экономить место на плате по сравнению с традиционными выводными светодиодами. Это уменьшение размеров напрямую способствует созданию более компактных конечных изделий, снижению требований к хранению компонентов и увеличению плотности монтажа на ПП. Прибор также обладает малым весом, что делает его идеальным для портативных и миниатюрных электронных устройств, где вес является критическим фактором.

Светодиод классифицируется как монохромный и изготовлен из бессвинцовых материалов. Он соответствует основным экологическим и нормам безопасности, включая директиву ЕС RoHS, регламент ЕС REACH, и классифицируется как галоген-фри, с содержанием брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый и их суммой менее 1500 ppm. Продукт поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматизированным сборочным оборудованием. Он также рассчитан на стандартные процессы пайки, включая инфракрасную и паровую пайку оплавлением.

2. Технические характеристики и детальная интерпретация

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Обратное напряжение (VR):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (IF):25мА постоянного тока. Это максимальный рекомендуемый непрерывный ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP):60мА. Этот параметр применим в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1кГц. Он допускает кратковременные периоды повышенной яркости, но не должен использоваться для непрерывного питания.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. При более высоких температурах может потребоваться снижение номинала.
• Электростатический разряд (ESD):2000В (модель человеческого тела). Это указывает на средний уровень чувствительности к ЭСР. Соблюдение процедур защиты от статического электричества обязательно при сборке и обращении.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Прибор рассчитан на применение в промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Прибор выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение до 10 секунд. При ручной пайке температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и IF=20мА, если не указано иное. Они определяют оптические и электрические характеристики светодиода.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 28.50 мкд до максимум 72.00 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне. Допуск по силе света составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ1/2):Обычно 140 градусов. Такой широкий угол обзора делает светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов.
• Пиковая длина волны (λp):Обычно 591 нм. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 585.50 нм до 591.50 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, соответствующая цвету света светодиода. Указан жесткий допуск ±1нм.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 15 нм. Это определяет ширину излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75В до 2.35В при IF=20мА. Указан допуск ±0.1В. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при VR=5В. В спецификации явно указано, что прибор не предназначен для работы в обратном направлении; этот тест проводится только для характеристики.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре корзины (N1, N2, P1, P2) на основе измеренной силы света при 20мА.

• N1:28.50 - 36.00 мкд
• N2:36.00 - 45.00 мкд
• P1:45.00 - 57.00 мкд
• P2:57.00 - 72.00 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (оттенок) контролируется путем сортировки доминирующей длины волны на две группы.

• D3:585.50 - 588.50 нм
• D4:588.50 - 591.50 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется для помощи в проектировании источника питания и группировки светодиодов со схожими электрическими характеристиками.

• Корзина 0:1.75 - 1.95 В
• Корзина 1:1.95 - 2.15 В
• Корзина 2:2.15 - 2.35 В

Комбинация этих кодов корзин (например, CAT для интенсивности, HUE для длины волны, REF для напряжения) обычно указывается на этикетке упаковки продукта, что позволяет осуществлять точный подбор компонентов.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрооптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких светодиодов обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно сублинейным образом при высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Это вольт-амперная характеристика диода, показывающая экспоненциальную зависимость.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует эффект теплового тушения, когда световой выход уменьшается с ростом температуры перехода.
• Спектральное распределение мощности:График, показывающий интенсивность излучаемого света в зависимости от длины волны, с центром вокруг пиковой длины волны 591 нм и типичной шириной 15 нм.

Эти кривые необходимы для понимания поведения прибора в нестандартных условиях (разные токи или температуры) и для оптимизации схемы управления для эффективности и долговечности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 17-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм) включают длину корпуса 1.6, ширину 0.8 и высоту 0.6. Контактные площадки спроектированы для надежной пайки. На корпусе присутствует маркировка катода, что критически важно для правильной ориентации при сборке. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность жизненно важна для работы светодиода. Корпус имеет четкую маркировку для идентификации вывода катода (-). Разработчики должны убедиться, что посадочное место на ПП включает соответствующую маркировку, а процессы сборки правильно ориентируют компонент.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение имеет решающее значение для сохранения надежности и производительности прибора.

6.1 Ограничение тока

Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Номинал резистора должен быть рассчитан на основе напряжения питания, прямого напряжения светодиода (используя максимальное значение из корзины или спецификации для безопасности) и желаемого прямого тока (не превышающего 25мА непрерывно).

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Продукт упакован в влагозащитный пакет с осушителем. Чтобы предотвратить повреждение, вызванное влагой во время пайки оплавлением ("эффект попкорна"), необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• Не вскрывайте влагозащитный пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия используйте компоненты в течение 168 часов (7 дней), если они хранятся в условиях ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Если время воздействия превышено или осушитель указывает на насыщение, требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов перед пайкой оплавлением.

6.3 Профиль групповой пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой пайки оплавлением:

• 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.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек до 255°C.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/сек.

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на корпус во время нагрева и не деформируйте ПП после пайки.

6.4 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ≤350°C и мощностью ≤25Вт. Время контакта на вывод должно быть ≤3 секунд. Между пайкой каждого вывода соблюдайте интервал охлаждения не менее 2 секунд. Ремонт настоятельно не рекомендуется. Если он неизбежен, необходимо использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, предотвращая тепловую нагрузку на кристалл. Влияние ремонта на характеристики светодиода должно быть проверено заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются в формованной транспортной ленте с ячейками, подходящими для корпуса 17-21. Ширина ленты 8мм, намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Подробные размеры катушки и транспортной ленты приведены в спецификации для совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка упаковки содержит несколько ключевых кодов:

• P/N:Номер изделия (например, 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• QTY:Количество в упаковке (3000 шт./катушка).
• CAT:Ранг силы света (например, N1, P2).
• HUE:Ранг цветности/доминирующей длины волны (например, D3, D4).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 0, 1, 2).
• LOT No:Идентификационный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для подсветки индикаторов, символов и переключателей в автомобильных панелях приборов, потребительской электронике и промышленных панелях управления.
• Индикаторы состояния:Идеально подходит для индикаторов питания, связи и состояния в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), сетевом оборудовании и бытовой технике.
• Плоская подсветка ЖК-дисплеев:Может использоваться в массивах для обеспечения равномерной подсветки небольших монохромных или сегментных ЖК-дисплеев.
• Общее индикаторное применение:Подходит для любого применения, требующего яркого, надежного и компактного визуального индикатора.

8.2 Вопросы проектирования

• Схема управления:Всегда используйте драйвер постоянного тока или источник напряжения с последовательным резистором. Учитывайте сортировку по прямому напряжению при расчете номиналов резисторов, чтобы обеспечить одинаковую яркость в разных производственных партиях.
• Тепловой менеджмент:Хотя мощность мала, обеспечьте достаточную площадь медной разводки на ПП или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току, для управления температурой перехода и поддержания светового выхода и срока службы.
• Защита от ЭСР:Включите защитные диоды от ЭСР на чувствительных линиях, если светодиод находится в открытом месте (например, индикатор на панели).
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 140 градусов может потребовать световодов или рассеивателей, если нужен более сфокусированный луч. Для оптимальной видимости учитывайте контрастность на фоне.

9. Техническое сравнение и отличия

Светодиод 17-21 предлагает конкретные преимущества в своей категории:

• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):17-21 обеспечивает значительно меньшую занимаемую площадь, позволяя создавать ультраминиатюрные конструкции. Компромиссом обычно является более низкий максимальный световой выход и способность рассеивать мощность.
• По сравнению с выводными светодиодами:Он устраняет необходимость в монтаже в отверстия, обеспечивая полностью автоматизированную сборку, уменьшая размер платы и повышая механическую надежность за счет отсутствия изгибаемых выводов.
• По сравнению с другими желтыми светодиодами:Использование технологии AlGaInP обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую насыщенность цвета для желтых и янтарных оттенков по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP на GaP.
• Ключевые отличия:Сочетание очень малой занимаемой площади 1.6x0.8мм, широкого угла обзора 140 градусов, соответствия стандартам галоген-фри и другим экологическим нормам, а также детальной сортировки для обеспечения стабильности цвета и интенсивности.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Какой номинал резистора использовать с питанием 5В?

О: Используя максимальное VF 2.35В (из корзины 2) и целевой IF 20мА для безопасности: R = (Vпит - VF) / IF = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 130 или 150 Ом). Всегда проверяйте фактический ток в цепи.

В2: Можно ли питать этот светодиод током 30мА для большей яркости?

О: Нет. Абсолютный максимальный параметр для непрерывного прямого тока (IF) составляет 25мА. Работа при 30мА превышает этот параметр, что снизит надежность и срок службы и может вызвать немедленный отказ из-за перегрева.

В3: Угол обзора 140 градусов. Как получить более сфокусированный луч?

О: Вам потребуется использовать внешний оптический компонент, например, линзу, установленную над светодиодом. Родной корпус излучает широкий, ламбертовский паттерн.

В4: Моя система автоматического оптического контроля (АОИ) испытывает трудности с маркировкой катода. Есть ли рекомендуемый способ идентификации полярности на ПП?

О: Да. Посадочное место на ПП должно включать маркировку шелкографией или медную особенность, соответствующую маркировке катода на корпусе. Убедитесь, что система зрения монтажного автомата запрограммирована на распознавание этой асимметрии. Обратитесь к чертежу размеров корпуса для точного расположения маркировки.

В5: Нужно ли прогревать компоненты, если пакет был открыт 10 дней?

О: Да. В спецификации указан "срок хранения после вскрытия" 168 часов (7 дней) после вскрытия влагозащитного пакета. Поскольку 10 дней (240 часов) превышают этот срок, вы должны выполнить прогрев (60±5°C в течение 24 часов) перед пайкой оплавлением светодиодов, чтобы предотвратить повреждения, связанные с влагой.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование компактной панели многостатусных индикаторов для портативного медицинского устройства.

Требования:Устройству требуется 6 независимых индикаторов состояния (Питание, Низкий заряд батареи, Bluetooth, Ошибка, Режим А, Режим Б) в очень ограниченном пространстве на передней панели. Индикаторы должны быть четко видны в различных условиях освещения, потреблять минимальную мощность и выдерживать очистку дезинфицирующими средствами.

Реализация проекта:

1. Выбор компонентов:Ярко-желтый светодиод 17-21 выбран для всех индикаторов благодаря его малому размеру (позволяет разместить 6 светодиодов в ряд с промежутками), хорошей яркости и широкому углу обзора, обеспечивающему видимость с разных углов.
2. Проектирование схемы:Используется общая шина питания 3.3В. Используя типичное VF 2.0В и IF=15мА (для баланса яркости и экономии энергии), рассчитывается токоограничивающий резистор: R = (3.3В - 2.0В) / 0.015А ≈ 87 Ом. Для каждого светодиода выбран резистор 91 Ом с допуском 1% для обеспечения равномерной яркости.
3. Разводка ПП:Светодиоды размещены с шагом 3мм. Посадочное место на ПП спроектировано в соответствии с рекомендуемой в спецификации разводкой контактных площадок, с четкой точкой шелкографии рядом с площадкой катода. Небольшая заливка землей вокруг светодиодов опущена для упрощения пайки и очистки.
4. Проектирование панели:На передней панели выполнены отверстия диаметром 1.2мм, совмещенные с каждым светодиодом. За панелью размещена тонкая матово-белая рассеивающая пленка для смягчения "горячего пятна" светодиода и создания равномерной светящейся точки.
5. Программное управление:Микроконтроллер управляет каждым светодиодом через вывод GPIO, сконфигурированный как выход с открытым стоком и отключенной внутренней подтяжкой, замыкая ток через пару светодиод/резистор на землю.
6. Результат:Чистая, профессионально выглядящая панель индикаторов, отвечающая всем требованиям по размеру, видимости и надежности. Указание согласованной сортировки (например, CAT=P1 или выше, HUE=D4) в спецификации материалов обеспечивает одинаковый цвет и яркость всех устройств.

12. Введение в технические принципы

Светодиод 17-21 основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP), выращенном на подложке. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение отпирания диода (примерно 1.8В), электроны и дырки инжектируются в активную область из n-типа и p-типа слоев соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света. Для ярко-желтого цвета пиковая длина волны сконструирована около 591 нм. Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, действует как линза для формирования светового потока (способствуя углу обзора 140 градусов) и может содержать люминофоры или красители, хотя для этого монохромного типа она, вероятно, не модифицирована для сохранения чистоты цвета.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Рынок миниатюрных SMD светодиодов, таких как 17-21, продолжает развиваться. Ключевые тенденции, влияющие на этот сегмент продукции, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне кристаллов направлены на достижение более высокой световой отдачи (больше светового выхода на единицу электрической мощности) при тех же или меньших размерах корпуса.
• Повышенная надежность:Требования автомобильной и промышленной отраслей стимулируют улучшения в работе при высоких температурах, влагостойкости и долговечности.
• Более жесткая цветовая сортировка:Применения, требующие точного соответствия цветов, такие как многосветодиодные индикаторы или массивы подсветки, подталкивают производителей к более узким допускам сортировки по доминирующей длине волны и силе света.
• Интеграция:Тенденция к интеграции нескольких светодиодных кристаллов, токоограничивающих резисторов или даже управляющих микросхем в единый корпусной модуль для упрощения схемотехники конечного пользователя и экономии места на плате.
• Соответствие экологическим нормам:Регламенты, такие как RoHS и REACH, становятся строже и более глобальными, делая полное декларирование материалов и соответствие стандарту галоген-фри стандартными ожиданиями, а не отличительными особенностями.

Устройства, подобные 17-21, представляют собой зрелое и оптимизированное решение для базовых индикаторных нужд, при этом будущие версии, вероятно, будут сосредоточены на указанных выше тенденциях, а не на радикальных изменениях форм-фактора для этого класса ультраминиатюрных компонентов.