Техническая документация на SMD светодиод 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - Ярко-оранжевый - 2.0x1.25x0.8мм - 2.35В макс. - 60мВт

1. Обзор продукта

Настоящий документ содержит полные технические характеристики поверхностно-монтируемого (SMD) светоизлучающего диода (LED) 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. Этот компонент является монохромным, излучает яркий оранжевый свет и изготовлен на основе полупроводникового материала AlGaInP, инкапсулированного в прозрачную эпоксидную смолу. Его основное конструктивное преимущество — компактные размеры, что позволяет значительно уменьшить размер печатной платы (PCB), увеличить плотность монтажа компонентов, минимизировать требуемое пространство для хранения и, в конечном итоге, способствует созданию более компактного оборудования для конечного пользователя. Небольшой вес корпуса делает его идеальным выбором для миниатюрных приложений с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые особенности и соответствие стандартам

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для монтажа. Они предназначены для использования в процессах пайки оплавлением как инфракрасным, так и паровым методом, что облегчает интеграцию в современные производственные линии. Продукт изготавливается как бессвинцовый компонент и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ). Он также соответствует регламенту ЕС REACH и требованиям по отсутствию галогенов: содержание брома (Br) и хлора (Cl) не превышает 900 ppm каждый, а их общее количество — 1500 ppm.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для различных функций индикации и подсветки. Типичные области применения включают подсветку автомобильных приборных панелей и переключателей, индикаторы состояния и подсветку клавиатуры в телекоммуникационных устройствах (телефоны, факсы), плоские блоки подсветки для жидкокристаллических дисплеев (LCD), а также общее индикаторное применение, где требуется яркий оранжевый сигнал.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти значения указаны для температуры окружающей среды (Ta) 25°C и ни при каких условиях эксплуатации не должны быть превышены. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Максимальный постоянный прямой ток (IF) — 25 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток (IFP) 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — 60 мВт. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM). Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (Tstg) немного шире — от -40°C до +90°C. При пайке компонент выдерживает профили оплавления с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку с температурой жала паяльника 350°C не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики являются основными параметрами производительности, измеренными при Ta=25°C и стандартном испытательном токе IF=20 мА. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон, с конкретными минимальными и максимальными значениями, определяемыми системой сортировки. Угол обзора (2θ1/2), при котором сила света составляет половину осевого значения, обычно равен 130 градусам, что обеспечивает широкую диаграмму направленности. Световой выход характеризуется спектральными свойствами: пиковая длина волны (λp) обычно составляет 611 нм, в то время как доминирующая длина волны (λd) варьируется от 600.5 нм до 612.5 нм в зависимости от группы. Ширина спектра (Δλ) обычно составляет 17 нм. Электрическая характеристика определяется прямым напряжением (VF), которое варьируется от 1.75В до 2.35В. Обратный ток (IR) гарантированно не превышает 10 мкА при приложении обратного напряжения 5В, при этом следует отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

2.3 Тепловые аспекты

Хотя тепловое управление не выделено в отдельный раздел, оно подразумевается в спецификациях. Максимальная рассеиваемая мощность 60 мВт и рабочий диапазон температур до +85°C определяют тепловой рабочий диапазон. Конструкторы должны обеспечить, чтобы температура перехода не превышала своего максимального предела, на который влияют разводка печатной платы, площадь медных проводников и условия окружающей среды. Правильный отвод тепла через контактные площадки PCB имеет важное значение для обеспечения долгосрочной надежности и предотвращения деградации светового потока.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт сортируется по трем ключевым параметрам для обеспечения однородности в пределах производственной партии и позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие их конкретным требованиям по допускам.

3.1 Сортировка по силе света

Сила света классифицируется по четырем кодам групп: Q1, Q2, R1 и R2. Группа Q1 охватывает значения от 72.00 мкд до 90.00 мкд. Q2 — от 90.00 мкд до 112.00 мкд. R1 — от 112.00 мкд до 140.00 мкд. Группа с наивысшей светоотдачей, R2, включает светодиоды от 140.00 мкд до 180.00 мкд. В пределах каждой группы применяется допуск ±11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Доминирующая длина волны, которая коррелирует с воспринимаемым цветом, сортируется по четырем кодам: D8, D9, D10 и D11. D8 охватывает 600.50 нм — 603.50 нм. D9 — 603.50 нм — 606.50 нм. D10 — 606.50 нм — 609.50 нм. D11 — 609.50 нм — 612.50 нм. В пределах каждой группы поддерживается жесткий допуск ±1 нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется по трем группам для облегчения проектирования схем стабилизации тока. Группа 0: 1.75В — 1.95В. Группа 1: 1.95В — 2.15В. Группа 2: 2.15В — 2.35В. Для каждой группы указан допуск ±0.1В.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены ссылки на типичные электрооптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких светодиодов обычно включают зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF), показывающую экспоненциальную ВАХ диода. Другая важная кривая изображает относительную силу света как функцию прямого тока, иллюстрируя, как световой выход увеличивается с током вплоть до максимального значения. Третий важный график показывает изменение силы света в зависимости от температуры окружающей среды, обычно демонстрируя снижение выходной мощности при повышении температуры. Наконец, график спектрального распределения показывает относительную излучаемую мощность как функцию длины волны с пиком около 611 нм, где четко видна ширина полосы 17 нм. Эти кривые необходимы разработчикам для прогнозирования производительности в нестандартных условиях испытаний.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном SMD-корпусе. Ключевые размеры (в миллиметрах) следующие, с общим допуском ±0.1 мм, если не указано иное: Общая длина корпуса — 2.0 мм. Ширина — 1.25 мм. Высота — 0.8 мм. Катод обычно обозначен выемкой или зеленой меткой на корпусе. Подробный чертеж включает расстояние между контактными площадками (например, 1.5 мм между центрами) и рекомендации по посадочному месту для обеспечения качественной пайки и механической стабильности.

5.2 Идентификация полярности

Правильная полярность критически важна для работы. На корпусе имеется визуальный маркер, такой как скошенный угол или цветная точка, для идентификации вывода катода. Конструкторы должны совмещать этот маркер с соответствующей контактной площадкой катода на разводке печатной платы, чтобы предотвратить обратное подключение, которое может привести к немедленному отказу или ухудшению характеристик при превышении максимального обратного напряжения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой пайки оплавлением необходимо соблюдать определенный температурный профиль. Зона предварительного нагрева должна подниматься от комнатной температуры до диапазона 150°C — 200°C за 60–120 секунд. В критической зоне оплавления температура должна быть выше 217°C (температура плавления типичного бессвинцового припоя) в течение 60–150 секунд, при этом пиковая температура не должна превышать 260°C более 10 секунд. Максимальная скорость нагрева до пика должна составлять 6°C в секунду, а время выше 255°C должно быть ограничено максимум 30 секундами. Скорость охлаждения не должна превышать 3°C в секунду. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же компоненте.

6.2 Инструкции по ручной пайке

При необходимости ручной пайки требуется особая осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C. Время контакта для каждого вывода должно быть ограничено 3 секундами или менее. Мощность паяльника должна быть 25 Вт или меньше. Между пайкой двух выводов следует выдерживать интервал не менее 2 секунд, чтобы избежать чрезмерного нагрева. Настоятельно рекомендуется использовать паяльник с двойным жалом для любых ремонтных работ, чтобы одновременно нагревать оба вывода и избегать механических напряжений.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге. Влагозащитный пакет не должен вскрываться до момента готовности к использованию. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться в среде с температурой 30°C или ниже и относительной влажностью (RH) 60% или ниже. "Время жизни на открытом воздухе" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или индикатор влажности (силикагель) изменил цвет, компоненты должны быть просушены при 60°C ±5°C в течение 24 часов перед использованием для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды упакованы в профилированную транспортную ленту шириной 8 мм. Лента намотана на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные размеры катушки, включая диаметр ступицы и ширину фланца, а также точные размеры ячеек транспортной ленты и покровной ленты.

7.2 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и идентификации: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта производителя, например, 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (количество в упаковке), CAT (ранг/группа силы света), HUE (цветовые координаты и ранг/группа доминирующей длины волны), REF (ранг/группа прямого напряжения) и LOT No (производственный номер партии для прослеживаемости).

7.3 Влагозащитная упаковка

Катушка запечатана внутри ламинатного влагозащитного пакета из алюминия вместе с пакетиком осушителя и индикаторной картой влажности. Эта упаковка гарантирует, что компоненты остаются сухими во время транспортировки и хранения до момента использования.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Ограничение тока и защита

Внешний токоограничивающий резистор обязателен для безопасной работы. Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный допуск. Небольшое увеличение напряжения питания или уменьшение VF может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока. Номинал резистора должен быть рассчитан на основе напряжения питания (Vs), максимального прямого напряжения (VF_max из группы) при требуемом токе и целевого прямого тока (IF, не превышающего 25 мА постоянного тока). Формула: R = (Vs - VF) / IF. Использование минимального VF для расчета гарантирует, что ток не превысит предел в наихудших условиях.

8.2 Соображения по разводке печатной платы

Посадочное место на PCB должно соответствовать рекомендуемому, чтобы обеспечить правильное формирование паяльного файлета и механическую прочность. Достаточная площадь меди, соединенная с тепловыми площадками (если есть) или проводниками анода/катода, помогает рассеивать тепло. Избегайте размещения светодиода рядом с другими значительными источниками тепла. Убедитесь, что маркировка полярности на шелкографии PCB четко соответствует маркировке на корпусе.

8.3 Ограничения применения

Этот стандартный светодиод коммерческого класса не предназначен и не сертифицирован для применений с высокими требованиями к надежности, где отказ может привести к серьезным травмам или ущербу. Это включает, но не ограничивается, военные и аэрокосмические системы, автомобильные системы безопасности (например, подушки безопасности, торможение) и медицинское оборудование для поддержания жизни. Для таких применений необходимо использовать компоненты с соответствующей автомобильной или медицинской квалификацией. Спецификации в этом документе гарантируют производительность только при использовании устройства в пределах указанных предельно допустимых параметров и рекомендуемых условий эксплуатации.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с традиционными светодиодами в выводном исполнении, этот SMD-тип предлагает значительные преимущества: гораздо меньшие размеры, позволяющие реализовать более плотную компоновку, пригодность для автоматизированного монтажа, снижающего трудозатраты, и лучшую тепловую связь с печатной платой через паяные соединения. В сегменте оранжевых SMD-светодиодов данная конкретная модель отличается использованием технологии AlGaInP, которая обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую чистоту цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, для оранжевых/красных цветов. Широкий угол обзора 130 градусов делает его подходящим для применений, требующих широкой видимости, в отличие от светодиодов с узким углом, используемых для направленного освещения. Его соответствие стандартам по отсутствию галогенов и RoHS согласуется с современными экологическими нормами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Пиковая длина волны (λp) — это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна. Доминирующая длина волны (λd) — это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету излучения светодиода. Для светодиодов с симметричным спектром они часто близки, но λd более актуальна для приложений, основанных на цвете.

В: Могу ли я питать этот светодиод без токоограничивающего резистора, если использую источник постоянного напряжения, равный его типичному VF?

О: Нет. Это крайне опасно и, скорее всего, приведет к разрушению светодиода. VF имеет допуск и зависит от температуры. Так называемый "постоянный" источник напряжения должен иметь выходное сопротивление, активно ограничивающее ток, что, по сути, и делает последовательный резистор.

В: Почему диапазон температур хранения шире рабочего диапазона?

О: Рабочий диапазон учитывает активные электрические и тепловые нагрузки, которые могут ускорить механизмы отказа. Диапазон хранения предназначен для пассивных компонентов, где основными проблемами являются только стабильность материала и проникновение влаги, что допускает несколько более широкий температурный диапазон.

В: Что произойдет, если я превышу 7-дневный срок "жизни на открытом воздухе" после вскрытия пакета?

О: Компонент поглощает влагу из воздуха. Во время пайки оплавлением эта влага может быстро испариться, вызвав внутреннее расслоение или растрескивание ("popcorning"), что приведет к немедленному или скрытому отказу. Для удаления этой влаги требуется просушка, как указано в спецификации.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикаторов состояния с равномерной яркостью.Конструктору необходимо 20 оранжевых индикаторов на панели управления. Чтобы обеспечить визуальную однородность, следует заказать светодиоды из одной группы силы света (например, все R1) и одной группы доминирующей длины волны (например, все D10). Планируется использовать источник питания 5В. Выбрав наихудший случай VF_max = 2.35В из группы 2 и целевой ток 20 мА, номинал последовательного резистора составит R = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Ближайшее стандартное значение — 130 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе: (5В-2.35В)*0.02А = 0.053Вт, поэтому стандартного резистора 1/8 Вт (0.125Вт) достаточно. Разводка печатной платы должна использовать рекомендуемое посадочное место, и все светодиоды должны быть установлены на плату и пропаяны за один проход оплавления, чтобы обеспечить одинаковую тепловую историю.

12. Введение в принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, изготовленном из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). При приложении прямого напряжения, превышающего встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там электроны рекомбинируют с дырками, высвобождая энергию. В полупроводнике с прямой запрещенной зоной, таком как AlGaInP, значительная часть этой энергии высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света. Для ярко-оранжевого цвета запрещенная зона соответствует фотонам с длиной волны около 611 нм. Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую поддержку и формирует световой пучок.

13. Технологические тренды и развитие

Общая тенденция в области SMD-светодиодов — движение в сторону более высокой световой отдачи (больше света на ватт), улучшенной цветовой однородности за счет более жесткой сортировки и повышенной надежности в условиях более высоких температур и токов. Конструкция корпусов продолжает развиваться для лучшего теплового управления, позволяя использовать более высокие токи при меньших размерах. Также наблюдается стремление к расширению спектральных возможностей в рамках одной платформы корпуса. Кроме того, растущим трендом является интеграция встроенной управляющей электроники (например, драйверов постоянного тока, ШИМ-контроллеров) в корпуса светодиодов, что упрощает схемотехнику для конечного пользователя. Соответствие экологическим нормам, таким как использование безгалогенных материалов и дальнейшее сокращение опасных веществ, остается ключевым драйвером развития во всей отрасли.