Техническая спецификация SMD светодиода 17-21/R6C-AN2Q1B/3T - Ярко-красный - 20мА - 2.35В макс.

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики SMD светодиода, излучающего ярко-красный свет. Компонент использует чип AlGaInP, залитый прозрачной смолой. Его компактный корпус для поверхностного монтажа (SMD) предлагает значительные преимущества для современного электронного дизайна, позволяя достичь более высокой плотности монтажа на плате и способствуя миниатюризации конечного оборудования.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества данного светодиода обусловлены его конструкцией и соответствием стандартам:

• Упаковка для автоматизированной сборки:Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Надежная совместимость с производственными процессами:Предназначен для пайки методом оплавления в инфракрасной (ИК) печи или паровым методом, что гарантирует надежное крепление к печатным платам (ПП).
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца (Pb-free) и соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Эффективность по габаритам и весу:Формат SMD значительно меньше и легче традиционных выводных светодиодов. Это уменьшение размеров позволяет создавать более компактные конструкции печатных плат, повышать плотность размещения компонентов, сокращать требования к хранению и, в конечном итоге, получать более миниатюрные конечные продукты.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для различных применений, требующих компактного и надежного красного индикатора или источника подсветки. Типичные варианты использования включают:

• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Потребительская электроника:Равномерная подсветка жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), подсветка переключателей и символов на панелях управления.
• Общее индикаторное применение:Любое применение, требующее яркого и эффективного красного источника света с минимальными габаритами.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода. Все данные указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном направлении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Максимальный постоянный ток, который может быть непрерывно приложен.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1кГц. Это позволяет кратковременно достигать более высокой яркости.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, рассчитывается как прямое напряжение (V_F) × прямой ток (I_F).
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +90°C (хранение).
• Электростатический разряд (ESD):2000В (модель человеческого тела). Соблюдение процедур защиты от статического электричества при сборке обязательно.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (I_F= 20мА).

• Сила света (I_v):Диапазон от 36.0 мкд (милликандел) минимум до 90.0 мкд максимум, с типичным допуском ±11%. Это определяет воспринимаемую яркость светодиода.
• Угол обзора (2θ_1/2):Типичный широкий угол 140 градусов. Это угол, при котором сила света составляет половину от силы света на оси (0 градусов).
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 632 нм. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Указана в диапазоне от 617.5 нм до 633.5 нм. Эта длина волны соответствует воспринимаемому цвету света и более важна для определения цвета, чем пиковая длина волны.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 20 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшая ширина означает более монохроматический цвет.
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.75В до 2.35В при 20мА, с допуском ±0.1В. Это падение напряжения на светодиоде при работе.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Артикул 17-21/R6C-AN2Q1B/3T содержит коды групп для ключевых параметров.

3.1 Сортировка по силе света (Коды: N2, P1, P2, Q1)

Светодиоды группируются на основе измеренной силы света при 20мА. Код группы в артикуле (например, Q1) определяет гарантированный диапазон силы света для конкретного экземпляра.

• Группа N2:36.0 – 45.0 мкд
• Группа P1:45.0 – 57.0 мкд
• Группа P2:57.0 – 72.0 мкд
• Группа Q1:72.0 – 90.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (Коды: E4, E5, E6, E7)

Светодиоды сортируются по группам (A) и подгруппам на основе их доминирующей длины волны, которая определяет точный оттенок красного цвета.

• Группа E4:617.5 – 621.5 нм
• Группа E5:621.5 – 625.5 нм
• Группа E6:625.5 – 629.5 нм
• Группа E7:629.5 – 633.5 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению (Коды: 0, 1, 2)

Светодиоды группируются (B) и сортируются по падению прямого напряжения при 20мА. Это критически важно для проектирования схем ограничения тока, особенно при параллельном соединении нескольких светодиодов.

• Группа 0:1.75 – 1.95 В
• Группа 1:1.95 – 2.15 В
• Группа 2:2.15 – 2.35 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Понимание этих кривых является ключом к оптимальному проектированию схемы.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока и температуры

Световой выход прямо пропорционален прямому току. Однако зависимость не является идеально линейной, и эффективность может снижаться при очень высоких токах. Кроме того, сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Кривая снижения номинальных значений показывает, что максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен при работе выше 25°C, чтобы не превысить предел рассеиваемой мощности и обеспечить долгосрочную надежность.

4.2 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Эта ВАХ-кривая показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Форма кривой важна для понимания динамического сопротивления светодиода и для расчетов теплового режима.

4.3 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График спектрального распределения подтверждает красное излучение с пиком около 632 нм и определенной шириной полосы. Диаграмма направленности (полярная диаграмма) визуально представляет угол обзора 140 градусов, показывая, как интенсивность света распределяется в пространстве.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод размещен в компактном, соответствующем отраслевому стандарту SMD корпусе. Детальный чертеж с размерами необходим для создания правильной посадочной площадки (площадки для пайки) в CAD-программе. Ключевые механические примечания включают:

• Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм.
• Чертеж определяет размеры корпуса, выводов (контактов) и рекомендуемую конфигурацию контактных площадок для обеспечения надлежащей пайки и механической стабильности.
• Полярность указывается контуром корпуса или маркировкой; правильная ориентация критически важна для работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка критически важны для выхода годных изделий и надежности.

6.1 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем. Для предотвращения "взрыва" корпуса (растрескивания из-за быстрого расширения паров во время оплавления) пользователи должны строго соблюдать следующее:

• Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
• Храните невскрытые пакеты при температуре ≤30°C и влажности ≤90%.
• После вскрытия "срок жизни на производстве" составляет 1 год при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Неиспользованные компоненты должны быть повторно запечатаны.
• Если индикатор осушителя изменил цвет или срок хранения превышен, требуется прогрев ("прокалка") при 60±5°C в течение 24 часов перед оплавлением.

6.2 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:150–200°C в течение 60–120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):60–150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд. Время выше 255°C не должно превышать 30 секунд.
• Скорости нагрева/охлаждения:Максимум 3°C/сек нагрев до пика, максимум 6°C/сек охлаждение от пика.
• Важно:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не допускайте деформации печатной платы после пайки.

6.3 Ручная пайка и переделка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ≤350°C, прикладывайте тепло к каждому выводу ≤3 секунды и используйте паяльник мощностью ≤25Вт. Между пайкой каждого вывода соблюдайте интервал не менее 2 секунд. Переделка настоятельно не рекомендуется. Если это абсолютно неизбежно, необходимо использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы предотвратить термомеханическое повреждение паяных соединений или кристалла светодиода.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в тисненой транспортной ленте с указанными размерами. Каждая катушка содержит 3000 штук. Также указаны размеры катушки (диаметр 7 дюймов) для совместимости с питателями автоматического оборудования.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых полей: Заказной артикул (CPN), Артикул производителя (P/N), Количество в упаковке (QTY), а также конкретные коды групп для Силы света (CAT), Доминирующей длины волны/Оттенка (HUE) и Прямого напряжения (REF), вместе с номером производственной партии.

8. Применение и рекомендации по проектированию

8.1 Императив проектирования схемы: Ограничение тока

Это самое важное правило проектирования.Светодиод — это устройство, управляемое током. Его прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и варьируется от экземпляра к экземпляру (как показано в системе сортировки). Поэтому ондолженуправляться источником постоянного тока или, что более распространено, с последовательным токоограничивающим резистором. Подключение светодиода непосредственно к источнику напряжения, даже соответствующему его номинальному V_F, приведет к неконтролируемому скачку тока и немедленному выходу из строя. Номинал резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

8.2 Тепловой режим

Хотя рассеиваемая мощность мала, эффективный тепловой расчет продлевает срок службы и поддерживает яркость. Убедитесь, что контактные площадки на печатной плате обеспечивают достаточный теплоотвод, и избегайте размещения светодиода рядом с другими теплообразующими компонентами. Соблюдайте кривую снижения номинального прямого тока для высокотемпературных сред.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 140 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов. Для получения сфокусированных лучей потребуются вторичная оптика (линзы). Прозрачная смола оптимальна для достижения максимально возможного светового потока.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными особенностями данного компонента являются его специфическое сочетание материала, корпуса и производительности:

• Технология чипа AlGaInP:Эта система материалов известна производством высокоэффективных красных, оранжевых и янтарных светодиодов с отличной яркостью и стабильностью цвета по сравнению со старыми технологиями.
• Преимущество SMD корпуса:По сравнению с выводными светодиодами, он предлагает упомянутые выше преимущества по размеру, весу и скорости сборки, которые являются стандартными для современных SMD компонентов.
• Детальная сортировка:Сортировка по трем параметрам (интенсивность, длина волны, напряжение) позволяет разработчикам выбирать компоненты для применений, требующих высокой стабильности яркости, цвета или электрических характеристик, снижая необходимость в корректировке схем на производственной линии.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 30мА для большей яркости?

О: Нет. Предельный параметр для постоянного прямого тока составляет 25мА. Превышение этого параметра снижает надежность и может вызвать необратимое повреждение. Для более высокой яркости выберите светодиод из группы с более высокой силой света (например, Q1) или используйте импульсный режим в пределах I_FP rating.

В: В спецификации указано типичное V_F2.0В. Почему моей схеме требуется питание 3.3В?

О: Дополнительное напряжение необходимо для преодоления падения напряжения на токоограничивающем резисторе. Например, для питания светодиода током 20мА от источника 3.3В при V_F2.0В, вам нужен резистор: R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Резистор рассеивает избыточную мощность.

В: Как расшифровать артикул 17-21/R6C-AN2Q1B/3T?

О: Хотя полная система наименования может быть собственностью производителя, ключевые сегменты можно вывести: "17-21", вероятно, относится к типу/размеру корпуса. "R6C" может указывать на цвет (Красный) и тип чипа. "AN2Q1B" содержит коды групп: A (Группа длины волны), N2 (Группа интенсивности), Q1 (Группа интенсивности), B (Группа напряжения). "3T" может относиться к упаковке на ленте или к ревизии.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование панели индикаторов состояния с 10 одинаковыми красными светодиодами, все питаются от стабильной шины 5В. Важна равномерная яркость.

Шаги проектирования:

1. Выбор группы:Выберите светодиоды из одной группы силы света (например, все Q1: 72-90 мкд) и одной группы доминирующей длины волны (например, все E6: 625.5-629.5 нм), чтобы обеспечить визуальную однородность.
2. Расчет последовательного резистора:Используйтемаксимальное V_Fзначение из группы (например, Группа 2: 2.35В) для проектирования по наихудшему случаю, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит 20мА. R = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (130 или 150 Ом). Резистор 150 Ом обеспечивает запас по току: I_F= (5В - 2.35В) / 150 = ~17.7мА.
3. Разводка печатной платы:Разместите светодиоды, используя размеры корпуса. Подключите каждый светодиод с его собственным последовательным резистором к шине 5В. Избегайте подключения нескольких светодиодов параллельно с одним резистором, так как незначительные вариации V_Fвызовут значительный дисбаланс токов и неравномерную яркость.
4. Сборка:Точно следуйте рекомендациям по обращению с влагой и профилю оплавления, чтобы обеспечить целостность паяных соединений и предотвратить повреждения.

12. Принцип работы

Свет генерируется в процессе, называемом электролюминесценцией, внутри полупроводникового чипа AlGaInP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал p-n перехода, электроны и дырки инжектируются в активную область из материалов n-типа и p-типа соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав алюминия, галлия, индия и фосфида в слоях чипа определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае ярко-красный.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи и увеличения плотности мощности. Для индикаторных SMD светодиодов, подобных данному, тренды включают дальнейшую миниатюризацию (например, корпуса размером с кристалл), более широкое внедрение высокопроизводительных материалов, таких как InGaN для синего/зеленого и AlGaInP для красного/оранжевого, а также повышенную надежность в жестких условиях окружающей среды. Интеграция с электроникой управления (например, встроенная стабилизация тока или ШИМ-контроллеры) внутри корпуса также является продолжающейся разработкой для упрощения схемотехнического проектирования конечным пользователем.