Техническая спецификация SMD светодиода 11-21/R6C-AR2S2B/2T - Ярко-красный - 2.0x1.25x0.8мм - 2.35В макс. - 60мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 11-21 представляет собой компактное устройство для поверхностного монтажа, предназначенное для индикации и подсветки. Он использует чип AlGaInP для создания ярко-красного светового потока. Его основное преимущество заключается в миниатюрных размерах, что позволяет достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах, сократить требования к складскому пространству и, в конечном итоге, способствует проектированию более компактного оборудования для конечного пользователя. Компонент имеет малый вес, что делает его особенно подходящим для применений с ограниченным пространством и портативных устройств.

Ключевые области применения включают использование в качестве надежного и экономичного индикатора в потребительской электронике, телекоммуникационном оборудовании и автомобильных интерьерах. Его основные преимущества — малый размер, совместимость с автоматизированными процессами сборки и соответствие современным экологическим нормам, включая RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Предельные рабочие условия устройства определены при температуре окружающей среды Ta=25°C. Превышение этих параметров может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (VR):5В. Приложение напряжения выше этого значения в обратном смещении может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Этот импульсный ток (скважность 1/10 при 1 кГц) может выдерживаться в течение коротких промежутков времени, но не предназначен для постоянного использования.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения его тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD):Модель человеческого тела (HBM) 2000В. Этот параметр указывает на средний уровень устойчивости к ЭСР; тем не менее, соблюдение правильных процедур обращения остается обязательным.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -40°C до +85°C; хранения: от -40°C до +90°C. Этот широкий диапазон подходит для многих промышленных и автомобильных сред.
• Температура пайки:Выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Типичные характеристики измеряются при Ta=25°C и токе накачки IF=20мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 140.0 мкд до максимум 285.0 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне, конкретные значения определяются кодом сортировки (R2, S1, S2).
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный угол 60 градусов, определяющий конус, внутри которого сила света составляет не менее половины пиковой интенсивности.
• Пиковая длина волны (λp):Обычно 632 нм, что указывает на длину волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 617.5 нм до 633.5 нм. Это воспринимаемая человеческим глазом однородная длина волны цвета светодиода и также подлежит сортировке (E4-E7).
• Спектральная ширина полосы (Δλ):Обычно 20 нм, измеренная на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75В до 2.35В при 20мА. Более низкие группы VF (0, 1, 2) позволяют проектировать более эффективные системы, особенно в устройствах с батарейным питанием.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного смещения 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света

Определены три группы для силы света при IF=20мА:

• R2:140 мкд (Мин.) до 180 мкд (Макс.)
• S1:180 мкд (Мин.) до 225 мкд (Макс.)
• S2:225 мкд (Мин.) до 285 мкд (Макс.)

В пределах каждой группы применяется допуск ±11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Определены четыре группы для доминирующей длины волны при IF=20мА:

• E4:617.5 нм (Мин.) до 621.5 нм (Макс.)
• E5:621.5 нм (Мин.) до 625.5 нм (Макс.)
• E6:625.5 нм (Мин.) до 629.5 нм (Макс.)
• E7:629.5 нм (Мин.) до 633.5 нм (Макс.)

В пределах каждой группы применяется допуск ±1нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Определены три группы для прямого напряжения при IF=20мА:

• 0:1.75 В (Мин.) до 1.95 В (Макс.)
• 1:1.95 В (Мин.) до 2.15 В (Макс.)
• 2:2.15 В (Мин.) до 2.35 В (Макс.)

В пределах каждой группы применяется допуск ±0.1В.

Номер детали 11-21/R6C-AR2S2B/2T включает эти коды групп, что позволяет точно подбирать компоненты в соответствии с требованиями применения.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для этого типа светодиода включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-I кривая):Показывает почти линейную зависимость при низких токах, насыщаясь при более высоких токах из-за теплового спада и снижения эффективности.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V-I кривая):Демонстрирует экспоненциальную зависимость, характерную для диода. Кривая смещается с изменением температуры.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой поток обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Скорость снижения является ключевым параметром для теплового менеджмента.
• Спектральное распределение:График, показывающий интенсивность излучения в зависимости от длины волны, с пиком около 632 нм и шириной полосы на полувысоте (FWHM) ~20 нм.

Конструкторам следует обращаться к этим кривым, чтобы понимать поведение в нестандартных условиях (разные токи накачки или температуры).

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Корпус 11-21 имеет очень компактный форм-фактор. Ключевые размеры (типичные, с допуском ±0.1мм) включают:

• Длина: 2.0 мм
• Ширина: 1.25 мм
• Высота: 0.8 мм

Подробные механические чертежи определяют расположение контактных площадок, контур компонента и рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате для обеспечения правильной пайки и механической стабильности.

5.2 Идентификация полярности

Катод обычно маркируется, часто выемкой, зеленой меткой или контактной площадкой другого размера на нижней стороне компонента. Правильная ориентация критически важна для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуется бессвинцовый (Pb-free) профиль оплавления:

• 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/секунду.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Используйте паяльник с температурой жала < 350°C.
• Ограничьте время контакта ≤ 3 секунды на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью ≤ 25Вт.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода, чтобы предотвратить тепловой удар.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

• До вскрытия:Храните при температуре ≤ 30°C и относительной влажности (RH) ≤ 90%.
• После вскрытия:"Срок хранения на открытом воздухе" составляет 1 год при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%. Неиспользованные детали следует повторно герметизировать.
• Прогрев (сушка):Если осушитель указывает на поглощение влаги или превышено время хранения, перед использованием произведите прогрев при 60 ±5°C в течение 24 часов.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Стандартная упаковка

Продукт поставляется в эмбоссированной несущей ленте шириной 8мм, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 2000 штук.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке включает несколько ключевых кодов:

• CPN:Номер продукта заказчика (опционально).
• P/N:Полный номер детали производителя (например, 11-21/R6C-AR2S2B/2T).
• QTY:Количество светодиодов на катушке.
• CAT:Код группы силы света (например, S2).
• HUE:Код группы цветности/доминирующей длины волны (например, E6).
• REF:Код группы прямого напряжения (например, 1).
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильные интерьеры:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Потребительская электроника:Плоская подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка переключателей и символические индикаторы.
• Общая индикация:Индикация состояния питания, режима работы и сигналы тревоги в самых разнообразных электронных устройствах.

8.2 Критические аспекты проектирования

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор ОБЯЗАТЕЛЕН. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения вызывает большой всплеск тока, приводящий к немедленному выходу из строя.
• Тепловой менеджмент:Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает адекватный теплоотвод, особенно при работе, близкой к максимальному току, или в условиях высокой температуры окружающей среды.
• Защита от ЭСР:Реализуйте защиту от ЭСР на входных линиях и соблюдайте правильные процедуры обращения во время сборки, несмотря на параметр 2000В HBM.
• Учет формы сигнала:Для ШИМ-диммирования убедитесь, что схема управления может выдерживать пиковый ток (IFP) в пределах указанных пределов скважности и частоты.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми выводными корпусами светодиодов (например, 3мм или 5мм), SMD светодиод 11-21 предлагает значительные преимущества:

• Размер и плотность:Значительно меньшая занимаемая площадь позволяет миниатюризировать устройства.
• Стоимость сборки:Полная совместимость с высокоскоростными установочными автоматами и пайкой оплавлением, что сокращает время и стоимость сборки по сравнению с ручной установкой.
• Производительность:Часто обеспечивает лучший тепловой путь к печатной плате через свои контактные площадки, потенциально предлагая более стабильную работу в зависимости от температуры.
• Надежность:Конструкция для поверхностного монтажа устраняет напряжение изгиба выводов и может повысить устойчивость к вибрации.

По сравнению с другими SMD светодиодами (например, 0402, 0603), корпус 11-21 может обеспечивать более высокий световой поток благодаря потенциально большей полости для кристалла, что делает его хорошим выбором, когда требуется немного больше яркости при сохранении компактного формата.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какое сопротивление резистора следует использовать с этим светодиодом?

О: Используйте закон Ома: R = (Vпитания - VF) / IF. Для источника питания 5В, типичного VF 2.0В и желаемого IF 20мА: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ом. Выберите ближайшее стандартное значение (например, 150 Ом или 160 Ом) и убедитесь, что мощность резистора достаточна (P = I²R).

В: Могу ли я управлять этим светодиодом без источника постоянного тока?

О: Да, простой последовательный резистор достаточен для большинства применений в качестве индикатора, как описано выше. Драйвер постоянного тока полезен в приложениях, требующих точного управления яркостью или работающих в широком диапазоне напряжений.

В: Как расшифровать номер детали 11-21/R6C-AR2S2B/2T?

О: Хотя точная расшифровка является собственностью производителя, она обычно следует этому шаблону: "11-21" — это код корпуса. "R6C", вероятно, указывает на технологию/цвет кристалла (Ярко-красный). "AR2S2B" и "2T" — это коды групп для интенсивности, длины волны и напряжения, соответствующие группам S2, E6/E7 и 2 (или аналогичным), как определено в спецификации.

В: Подходит ли этот светодиод для использования на улице?

О: Рабочий температурный диапазон (-40°C до +85°C) предполагает, что он может выдерживать многие уличные условия. Однако, долговечность при прямом солнечном свете, УФ-излучении и суровых погодных условиях зависит от долговечности герметизирующей смолы, которая не указана. Для критически важных уличных применений обратитесь к производителю за данными о надежности.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование низкопотребляющего индикатора состояния для портативного медицинского устройства, питаемого от батареи 3.3В.

Выбор:Светодиод 11-21 выбран из-за его малого размера и низкого энергопотребления.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока:Для максимизации срока службы батареи выбран ток накачки 10мА вместо 20мА. Характеристические кривые из спецификации (если доступны) показали бы относительную интенсивность при 10мА.
2. Расчет резистора:Используя консервативное значение VF 2.2В (из максимума группы 2) для проектирования на наихудший случай: R = (3.3В - 2.2В) / 0.01А = 110 Ом.
3. Проверка мощности:Рассеиваемая мощность резистора: P = (0.01А)² * 110Ом = 0.011Вт. Стандартный резистор мощностью 1/16Вт или 1/10Вт более чем достаточен.
4. Разводка печатной платы:Используется рекомендуемый рисунок контактных площадок из спецификации. К контактным площадкам светодиода добавлены тепловые перемычки для облегчения пайки при обеспечении хорошего теплового пути.
5. Программные аспекты:Вывод GPIO микроконтроллера, управляющий светодиодом, настроен как выход с открытым стоком, с резистором, подключенным к VCC, что позволяет включать светодиод путем установки вывода в низкий уровень.

Такой подход обеспечивает надежную работу, длительный срок службы батареи и простоту производства.

12. Принцип работы

Светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе. Устройство использует кристалл AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода (примерно 1.8В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае ярко-красного (~632 нм). Прозрачная герметизирующая смола защищает кристалл и действует как линза, формируя световой поток в угол обзора 60 градусов.

13. Технологические тренды

SMD светодиоды, такие как 11-21, представляют собой зрелую и широко распространенную технологию. Текущие тренды в этом сегменте сосредоточены на:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на получение большего количества люменов на ватт (более высокая световая отдача), что позволяет достичь более яркого свечения при том же токе или той же яркости при меньшем энергопотреблении.
• Миниатюризация:Продолжающееся уменьшение размеров корпуса (например, от 11-21 к еще меньшим, таким как 0805, 0603, 0402) для обеспечения более плотной компоновки на печатных платах.
• Улучшение постоянства цвета:Более жесткие допуски при сортировке и передовые технологии производства на уровне пластин снижают вариацию цвета и яркости внутри производственной партии.
• Повышение надежности:Разработка более прочных герметизирующих смол и материалов для крепления кристаллов для улучшения работы в условиях высоких температур, высокой влажности или высокой вибрации, расширяя проникновение на автомобильные и промышленные рынки.
• Интеграция:Тренд на интеграцию нескольких светодиодных кристаллов (например, RGB), защитных компонентов, таких как стабилитроны, или даже токоограничивающих резисторов в один корпус для упрощения схемотехники и экономии места на плате.

В то время как для дисплейных применений появляются новые технологии, такие как Micro-LED и продвинутые OLED, традиционные SMD индикаторные светодиоды остаются доминирующим решением для индикации состояния, подсветки панелей и декоративного освещения благодаря своей экономической эффективности, надежности и простоте.