Техническая документация на SMD светодиод 17-21/R6C-AP1Q2L/3T - Размер 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 1.7-2.3В - Ярко-красный

1. Обзор продукта

17-21/R6C-AP1Q2L/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), использующий технологию полупроводников AIGaInP для получения ярко-красного свечения. Компонент разработан для применений на высокоплотных печатных платах, где критически важны ограничения по пространству и весу. Его основные преимущества включают значительно уменьшенную площадь по сравнению со светодиодами в выводных корпусах, что позволяет создавать более компактные конструкции плат, обеспечивать более высокую плотность монтажа и, в конечном итоге, уменьшать габариты конечного оборудования. Легкая конструкция делает его особенно подходящим для миниатюрных и портативных электронных устройств.

Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Он выполнен в бессвинцовом исполнении и соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты на отсутствие галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Устройство совместимо как с инфракрасным, так и с парофазным процессами пайки оплавлением.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельно допустимые параметры

Устройство рассчитано на работу в следующих предельных условиях, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Это максимальный постоянный ток для надежной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Этот параметр применим в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Это максимальная мощность, которую может рассеивать корпус.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Во время монтажа требуются соответствующие процедуры защиты от ESD.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются при Ta=25°C и стандартном испытательном токе IF=20 мА. Они определяют основные характеристики светового потока и электрического поведения светодиода.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 45.0 мкд до максимум 112.0 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне в зависимости от конкретного кода сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный широкий угол обзора 140 градусов, обеспечивающий широкое и равномерное освещение.
• Пиковая длина волны (λp):Обычно 632 нм, что указывает на длину волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 617.5 нм до 633.5 нм. Это воспринимаемая человеческим глазом однородная длина волны цвета светодиода и критически важный параметр для постоянства цвета.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 20 нм, определяет спектральную чистоту излучаемого красного света.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.7 В до 2.3 В при IF=20мА. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования схемы и расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5В. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

Важные примечания:Допуски указаны как ±11% для силы света, ±1нм для доминирующей длины волны и ±0.05В для прямого напряжения. Условие обратного напряжения предназначено только для тестирования IR; светодиод не должен работать в режиме обратного смещения.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильных характеристик в производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по яркости и цвету.

3.1 Сортировка по силе света

Сортировка при IF=20мА. Код корзины (например, P1, Q2) определяет минимальную и максимальную силу света.

• P1:45.0 - 57.0 мкд
• P2:57.0 - 72.0 мкд
• Q1:72.0 - 90.0 мкд
• Q2:90.0 - 112.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Сортировка при IF=20мА. Код корзины (E4-E7) определяет цветовую точку красного свечения.

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

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Сортировка при IF=20мА. Код корзины (19-24) определяет электрические характеристики для проектирования источника питания.

• 19:1.7 - 1.8 В
• 20:1.8 - 1.9 В
• 21:1.9 - 2.0 В
• 22:2.0 - 2.1 В
• 23:2.1 - 2.2 В
• 24:2.2 - 2.3 В

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они необходимы для надежного проектирования системы.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока

Эта кривая показывает в целом линейную зависимость между прямым током (IF) и относительной силой света вплоть до максимального номинального тока. Она подтверждает, что световой выход прямо пропорционален току управления в рабочем диапазоне.

4.2 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Кривая демонстрирует температурную зависимость светового выхода. Сила света обычно уменьшается с увеличением температуры окружающей среды (Ta), особенно выше комнатной температуры. Это снижение номинала необходимо учитывать в приложениях с высокой температурой окружающей среды или плохим тепловым управлением.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры максимально допустимый ток должен быть уменьшен, чтобы оставаться в пределах рассеиваемой мощности устройства, предотвращая тепловой разгон и обеспечивая долгосрочную надежность.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает узкий одиночный пик с центром около 632 нм, что характерно для красных светодиодов на основе AIGaInP. Типичная ширина полосы 20 нм указывает на хорошую насыщенность цвета.

4.5 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Эта ВАХ показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с током, и его значение при 20мА является ключевым параметром, используемым для сортировки и проектирования схемы.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение силы света, подтверждая широкий угол обзора 140 градусов. Интенсивность максимальна при 0 градусах (перпендикулярно лицевой стороне светодиода) и уменьшается к краям.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 17-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают длину корпуса 1.6 мм, ширину 0.8 мм и высоту 0.6 мм. В технической документации представлен подробный чертеж, показывающий все критические размеры, включая расстояние между контактными площадками и рекомендации по паяльным площадкам.

5.2 Определение полярности

Катод четко обозначен на корпусе. Правильная ориентация полярности необходима при разводке печатной платы и монтаже для обеспечения корректной работы. На схеме в технической документации указано расположение этой маркировки относительно геометрии корпуса.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Защита от перегрузки по току

Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что при нагреве перехода VF падает, что может привести к быстрому увеличению тока при питании от источника постоянного напряжения. Это может вызвать тепловой разгон и выход устройства из строя. Последовательный резистор обеспечивает линейный, стабильный ток управления.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время пайки оплавлением.

• Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия используйте в течение 168 часов (7 дней) при хранении при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Если не использованы в течение этого периода или если индикатор осушителя показывает насыщение, компоненты должны быть просушены при 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

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 (TAL):60-150 секунд выше 217°C.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек до 255°C, затем максимум 3°C/сек до пика.
• Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.
• Избегайте механических нагрузок на корпус во время нагрева и охлаждения.

6.4 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала <350°C, прикладывайте тепло к каждому выводу <3 секунд и используйте паяльник мощностью <25Вт. Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода. Ремонт после первоначальной пайки крайне не рекомендуется. Если это абсолютно неизбежно, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и снятия компонента, чтобы избежать нагрузки на паяные соединения. Всегда проверяйте работоспособность устройства после любой попытки ремонта.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и транспортной ленты

Компоненты поставляются в формованной транспортной ленте на катушках диаметром 7 дюймов. Ширина ленты 8 мм. Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные чертежи размеров катушки, размеров ячеек транспортной ленты и спецификаций покровной ленты для обеспечения совместимости с автоматизированным сборочным оборудованием.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых идентификаторов:

• CPN:Номер продукта заказчика (опционально).
• P/N:Полный номер детали производителя (например, 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
• QTY:Количество упаковки на катушке (3000 шт.).
• CAT:Ранг сортировки по силе света (например, Q2).
• HUE:Ранг сортировки по цветности/доминирующей длине волны (например, E6).
• REF:Ранг сортировки по прямому напряжению (например, 21).
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов приборной панели, подсветки переключателей и символов благодаря своему малому размеру и равномерному углу обзора.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Плоская подсветка ЖК-дисплеев:Может использоваться в массивах для небольших, низкопрофильных ЖК-дисплеев.
• Общее индикаторное применение:Индикация состояния питания, режима работы и сигналов тревоги в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

8.2 Особенности проектирования

• Управление током:Всегда используйте источник постоянного тока или источник напряжения с последовательным резистором. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vпитания - VF) / IF, используя максимальное VF из корзины или технической документации, чтобы гарантировать, что ток не превысит 20мА (или выбранную рабочую точку) в наихудших условиях.
• Тепловое управление:Хотя корпус мал, обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высокой температуре окружающей среды или близко к максимальному току, чтобы поддерживать температуру перехода в допустимых пределах.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 140 градусов обеспечивает широкое освещение. Для фокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.
• Защита от ESD:Применяйте стандартные меры предосторожности от ESD во время обращения и монтажа. Рассмотрите возможность добавления подавителя переходных напряжений на входных линиях, если светодиод подключен к портам, доступным пользователю.

9. Техническое сравнение и отличия

Корпус 17-21 предлагает явные преимущества на рынке индикаторных светодиодов.

• По сравнению со светодиодами в выводных корпусах (например, 3мм, 5мм):Основное преимущество — значительно уменьшенная занимаемая площадь и высота, что позволяет реализовывать современные миниатюрные конструкции. Также устраняется необходимость ручной установки и обрезки/гибки выводов, упрощая автоматизированную сборку.
• По сравнению с другими SMD светодиодами (например, 0402, 0603):Корпус 17-21 (1.6x0.8мм) немного больше самых маленьких чип-светодиодов, что может облегчить ручную обработку и пайку при необходимости, оставаясь при этом очень компактным. Он также может обеспечивать более высокий световой выход благодаря потенциально большему размеру кристалла внутри корпуса.
• Материальная технология (AIGaInP):По сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, AIGaInP обеспечивает более высокий КПД, более яркий выход и лучшую чистоту цвета (насыщенный красный) при том же входном токе.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое значение резистора использовать при питании 5В?

Используя максимальное VF 2.3В (из корзины 24) и целевой IF 20мА для безопасности: R = (5В - 2.3В) / 0.020А = 135 Ом. Ближайшие стандартные значения — 130 или 150 Ом. Мощность резистора должна быть не менее P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06Вт, поэтому резистора на 1/8Вт (0.125Вт) достаточно.

10.2 Можно ли подавать ток 30мА для большей яркости?

Нет. Предельно допустимый параметр для постоянного прямого тока составляет 25 мА. Работа при 30 мА превышает этот параметр, что снизит надежность, ускорит деградацию светового потока и может вызвать немедленный отказ. Для большей яркости выберите светодиод из корзины с более высокой силой света (например, Q2) или серию продуктов, рассчитанную на больший ток.

10.3 Почему существует ограничение в 7 дней после вскрытия влагозащитного пакета?

Материал пластикового корпуса может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта поглощенная влага быстро превращается в пар, создавая внутреннее давление, которое может расслоить корпус или растрескать эпоксидную линзу ("вспучивание"). Ограничение в 7 дней при контролируемой влажности гарантирует, что поглощение влаги остается ниже критического уровня.

10.4 Что означает код сортировки "R6C-AP1Q2L/3T" в обозначении компонента?

Хотя полная расшифровка может быть собственностью производителя, обычно он кодирует серию продукта (17-21), цвет (R для красного, 6C, вероятно, указывает на конкретную цветность) и корзины производительности по интенсивности, длине волны и напряжению (подразумевается Q2 и т.д.). "3T" может относиться к упаковке на ленте. Для точной информации о сортировке обратитесь к кодам CAT, HUE и REF на этикетке катушки.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели состояния для портативного медицинского устройства.

Устройство требует 5 независимых красных индикаторных светодиодов (Низкий заряд батареи, Зарядка, Ошибка, Режим 1, Режим 2) на плотно упакованной основной печатной плате. Пространство крайне ограничено, и устройство должно быть легким.

Реализация решения:

1. Выбор компонента:Выбран светодиод 17-21/R6C-AP1Q2L/3T из-за его сверхкомпактной занимаемой площади 1.6x0.8мм, что экономит ценное пространство на плате по сравнению с более крупными аналогами.
2. Проектирование схемы:Микроконтроллер системы работает на 3.3В. Используя типичное VF 2.0В (корзина 21) и расчетный IF 15мА для обеспечения долгого срока службы и учета незначительных температурных колебаний: R = (3.3В - 2.0В) / 0.015А = 86.7 Ом. Выбран резистор 82 Ом 1%, что дает немного более высокий IF ~16мА, что хорошо в пределах лимита 25мА.
3. Разводка печатной платы:Светодиоды размещены с расстоянием между центрами 3.0мм, обеспечивая четкое визуальное разделение. Контактная площадка катода подключена к выводу GPIO микроконтроллера (настроенному как выход с открытым стоком) для включения/выключения светодиода. Анодная площадка подключена к 3.3В через токоограничивающий резистор. Под светодиодом сохранена небольшая запретная зона для предотвращения поднятия припоя.
4. Сборка:Светодиоды поставляются на 8-миллиметровых катушках, совместимых с автоматом установки компонентов. Бессвинцовый профиль пайки оплавлением из раздела 6.3 запрограммирован в печь. Цех следует процедурам контроля влажности, просушивая катушку, которая была вскрыта для проверки образца более чем за 7 дней до производственного запуска.
5. Результат:Достигнут надежный, яркий и стабильный набор индикаторов состояния на минимальной площади, что способствует общей миниатюризации и надежности конечного медицинского устройства.

12. Введение в принцип работы технологии

Этот светодиод основан на полупроводниковом материале фосфида алюминия-индия-галлия (AIGaInP), выращенном на подложке. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны излучаемого света — в данном случае ярко-красный около 632 нм — определяется шириной запрещенной зоны сплава AIGaInP. Тщательно контролируя соотношения алюминия, индия, галлия и фосфора во время роста кристалла, производители могут настраивать ширину запрещенной зоны для получения определенных цветов в красном, оранжевом и желтом спектре с высоким КПД и чистотой цвета. Эпоксидный корпус служит для защиты хрупкого полупроводникового кристалла, действует как линза для формирования светового пучка (что приводит к углу обзора 140 градусов) и обеспечивает механическую структуру для пайки.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в области индикаторных и подсветочных светодиодов продолжает активно двигаться в сторону миниатюризации, повышения эффективности и увеличения надежности. Корпуса, такие как 17-21, являются частью этой эволюции, заполняя разрыв между самыми маленькими корпусами чип-масштаба и более крупными, традиционными SMD. Растет акцент на ужесточении допусков сортировки как по цвету, так и по световому потоку для удовлетворения требований приложений, требующих однородного внешнего вида, таких как массивы индикаторов и панели подсветки. Кроме того, стремление к повышению эффективности (больше люмен на ватт) постоянно, что подталкивает материаловедение к улучшению внутренней квантовой эффективности и извлечения света из корпуса. Интеграция — еще одна тенденция, при этом многокристальные светодиодные корпуса и светодиоды со встроенными ИС для управления или защиты становятся более распространенными, хотя дискретные компоненты, такие как 17-21, остаются необходимыми для гибких, экономически эффективных конструкций. Соответствие экологическим нормам (RoHS, REACH, Halogen-Free) теперь является стандартным требованием во всей отрасли, что отражено в спецификациях этого компонента.