Техническая спецификация SMD светодиода 27-21/GHC-YR1S2M/3C - 2.0x1.25x0.8мм - 3.95В макс. - 95мВт - Ярко-зеленый

1. Обзор продукта

SMD светодиод 27-21 представляет собой компактное устройство для поверхностного монтажа, предназначенное для высокоплотных электронных сборок. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенной занимаемой площади по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами, что позволяет создавать более компактные печатные платы (ПП), повышать плотность размещения компонентов и, в конечном итоге, уменьшать габариты конечного оборудования. Устройство имеет малый вес, что делает его особенно подходящим для миниатюрных применений и применений с ограниченным пространством.

Основная технология использует полупроводниковый чип на основе InGaN (нитрида индия-галлия), залитый прозрачной смолой, который излучает ярко-зеленый свет. Это монохромный светодиод, поставляемый в формате, совместимом со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов. Продукт соответствует основным экологическим и нормативным директивам: не содержит свинца (Pb-free), соответствует RoHS, REACH ЕС и не содержит галогенов (содержание брома <900 ppm, хлора <900 ppm, и Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Миниатюризация:Позволяет создавать более компактные платы и повышать плотность монтажа.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, для совместимости с автоматическими установочными системами.
• Надежная совместимость с процессами:Подходит как для инфракрасной, так и для пайки оплавлением в паровой фазе.
• Соответствие экологическим нормам:Соответствует стандартам Pb-free, RoHS, REACH и не содержит галогенов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5 В - Максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении.
• Прямой ток (I_F):25 мА - Максимальный постоянный прямой ток.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100 мА - Максимальный импульсный прямой ток, допустимый при скважности 1/10 и частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95 мВт - Максимальная мощность, которую устройство может рассеять при температуре окружающей среды (T_a) 25°C.
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):150 В - Указывает на умеренную чувствительность к ESD; требуются соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +85°C - Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +90°C.
• Температура пайки (T_sol):Оплавление: пиковая температура 260°C, не более 10 секунд. Ручная пайка: 350°C, не более 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при стандартных условиях испытаний: T_a=25°C и I_F=20 мА, если не указано иное. Они определяют оптические и электрические характеристики светодиода.

• Сила света (I_v):112 до 285 мкд (милликандела). Типичное значение не указано, что означает управление производительностью через систему сортировки, описанную далее.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (тип.). Этот широкий угол обзора делает его подходящим для индикаторных применений и подсветки, где важна видимость с различных углов.
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):520 до 535 нм. Это восприятие цвета светодиода человеческим глазом как одной длины волны.
• Спектральная ширина (Δλ):35 нм (тип.). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):2.75 до 3.95 В при I_F=20 мА. Этот диапазон критически важен для проектирования схемы, особенно для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):50 мкА (макс.) при V_R=5В.

Важные примечания:В спецификации указаны допуски для ключевых параметров: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1 нм) и Прямое напряжение (±0.1 В). Также явно указано, что условие обратного напряжения предназначено только для испытаний, и светодиод не должен работать в обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам производительности. В данном устройстве используется трехмерная система сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Группы определяются кодами R1, R2, S1 и S2, с минимальными и максимальными значениями силы света, измеренными при I_F=20 мА.

• R1:112 - 140 мкд
• R2:140 - 180 мкд
• S1:180 - 225 мкд
• S2:225 - 285 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы определяются кодами X, Y и Z, контролирующими точный оттенок зеленого.

• X:520 - 525 нм
• Y:525 - 530 нм
• Z:530 - 535 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Группы определяются кодами 5, 6, 7 и 8, что критически важно для проектирования однородных схем управления током, особенно при параллельном подключении нескольких светодиодов.

• 5:2.75 - 3.05 В
• 6:3.05 - 3.35 В
• 7:3.35 - 3.65 В
• 8:3.65 - 3.95 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрооптические характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, они обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает, как световой поток уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важно для теплового управления в применениях с высокой мощностью или высокой температурой окружающей среды.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Иллюстрирует нелинейную зависимость между током управления и световым потоком. Работа выше рекомендуемого тока приводит к снижению эффективности и ускоренной деградации.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика):Демонстрирует экспоненциальную зависимость, подчеркивая необходимость токоограничивающей схемы. Небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное, увеличение тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 518 нм и ширину около 35 нм, подтверждающий точку ярко-зеленого цвета.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

SMD светодиод 27-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм, с общим допуском ±0.1 мм, если не указано иное) включают общую длину, ширину и высоту, а также расстояние и размер контактных площадок. Эти размеры критически важны для проектирования посадочного места на ПП, чтобы обеспечить правильную пайку и выравнивание. Полярность указывается маркировкой на корпусе, которая должна быть совмещена с соответствующей маркировкой на посадочном месте ПП.

5.2 Идентификация полярности

Правильная полярность необходима для работы устройства. Чертеж корпуса в спецификации указывает катодный (отрицательный) вывод, обычно с помощью визуального маркера, такого как выемка, точка или скошенный край на корпусе. Проект посадочного места на ПП должен включать этот маркер, чтобы предотвратить ошибки сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с процессами бессвинцовой пайки оплавлением. Рекомендуемый температурный профиль критически важен для предотвращения теплового удара и повреждения:

• 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, удерживается не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C в секунду.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C в секунду.

Критическое ограничение:Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность:

• Используйте паяльник с температурой жала менее 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд или менее на вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода для охлаждения.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• Время нахождения вне упаковки (Floor Life):После вскрытия влагозащитного пакета компоненты должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней).
• Прогрев (Rebaking):Если время нахождения вне упаковки превышено или индикатор осушителя изменил цвет, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60 ±5°C в течение 24 часов.

6.4 Ремонт и переделка

Ремонт после пайки крайне не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный паяльник с двойным жалом для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы предотвратить механическое напряжение на паяных соединениях. Вероятность повреждения светодиода во время ремонта высока и должна быть оценена заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Устройство поставляется в формате лента-катушка для автоматической сборки.

• Ширина несущей ленты:8 мм.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL):Подразумевается временем нахождения вне упаковки 7 дней и требованиями к прогреву, обычно соответствует MSL 3.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• P/N:Номер продукта (например, 27-21/GHC-YR1S2M/3C).
• CAT:Ранг силы света (например, S2).
• HUE:Координаты цветности и ранг доминирующей длины волны (например, Y).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 6).
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов на приборных панелях, подсветки переключателей и плоской подсветки ЖК-дисплеев и символов благодаря широкому углу обзора и постоянству цвета.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты.
• Общее индикаторное применение:Любое применение, требующее компактного, надежного, ярко-зеленого индикатора.

8.2 Критические соображения при проектировании

1. Токоограничение обязательно:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Его значение рассчитывается по закону Ома: R = (V_supply- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз группы или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит 25 мА в наихудших условиях.
2. Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание низкой температуры перехода является ключом к долгосрочной надежности и стабильности светового потока. Обеспечьте достаточную площадь меди на ПП или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высокой температуре окружающей среды или близко к максимальному току.
3. Защита от ESD:Применяйте стандартные меры предосторожности от ESD во время обращения и сборки. Рассмотрите возможность добавления диодов подавления переходных напряжений (TVS) или резисторов на чувствительных линиях, если среда применения склонна к статическим разрядам.
4. Сортировка для постоянства:Для применений, требующих однородного внешнего вида (например, массивы из нескольких светодиодов), указывайте узкие группы для силы света (CAT) и доминирующей длины волны (HUE). Использование светодиодов из одной производственной партии (LOT No.) дополнительно повышает постоянство.

9. Техническое сравнение и дифференциация

SMD светодиод 27-21 отличается, в первую очередь, своим балансом размера, производительности и характеристик надежности.

• По сравнению с более крупными светодиодами с выводами:Предлагает радикальное уменьшение занимаемой площади и веса, позволяя реализовывать современные миниатюрные конструкции. Формат SMD позволяет осуществлять более быструю и надежную автоматическую сборку.
• По сравнению с другими SMD зелеными светодиодами:Конкретное сочетание угла обзора 130 градусов, ярко-зеленого цвета от чипа InGaN и полного соответствия экологическим нормам (без галогенов, REACH) делает его подходящим для широкого спектра потребительских и промышленных применений, где эти факторы являются приоритетными.
• Интегрированное соответствие:Предварительное соответствие основным глобальным нормам (RoHS, REACH, без галогенов) снижает затраты на квалификацию для интеграторов, предоставляя значительное преимущество на регулируемых рынках.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О1: Вольт-амперная характеристика светодиода является экспоненциальной. Небольшое увеличение прямого напряжения сверх типичного значения вызывает очень большое увеличение тока, которое может мгновенно превысить абсолютный максимальный параметр в 25 мА и разрушить устройство. Резистор обеспечивает линейное, предсказуемое падение напряжения для стабилизации тока.

В2: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В без резистора?

О2: Нет. Даже если 3.3В находится в диапазоне V_F (2.75-3.95В), фактическое V_F конкретного светодиода неизвестно без сортировки. Источник 3.3В может подать 3.3В напрямую на светодиод с V_F в 3.0В, вызывая чрезмерный ток. Всегда используйте последовательный резистор.

В3: Что произойдет, если я превышу 7-дневный срок нахождения вне упаковки после вскрытия пакета?

О3: Пластиковый корпус поглощает влагу. Во время пайки оплавлением эта влага может быстро расширяться, вызывая внутреннее расслоение или эффект \"попкорна\", который раскалывает корпус и приводит к отказу. Прогрев при 60°C в течение 24 часов удаляет эту поглощенную влагу.

В4: Почему пайка оплавлением ограничена двумя циклами?

О4: Каждый цикл пайки оплавлением подвергает устройство значительному термическому напряжению. Множественные циклы могут ухудшить внутренние проволочные соединения, ослабить паяные соединения или повредить сам полупроводниковый чип, снижая надежность.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели состояния для потребительского электронного устройства.

1. Требование:10 однородных ярко-зеленых светодиодов для индикаторов \"питание включено\" и \"режим активен\".
2. Шаги проектирования:
   • Проектирование схемы:Имеется источник питания 5В. Используя максимальное V_F 3.95В и целевой I_F 20 мА, рассчитаем R = (5В - 3.95В) / 0.02А = 52.5Ω. Выбираем ближайшее стандартное значение (например, 56Ω). Пересчитываем фактический ток: I_F= (5В - 3.2В_typ) / 56Ω ≈ 32 мА (слишком высоко). Повторяем расчет, используя более реалистичное типичное V_F 3.2В: R = (5В - 3.2В) / 0.02А = 90Ω. Это дает безопасный ток между 17.8 мА (при V_F=3.95В) и 20 мА (при V_F=3.2В). Резистор на 91Ω или 100Ω является хорошим выбором.
   • Размещение на ПП:Разместите светодиоды с правильной ориентацией полярности. Обеспечьте достаточное расстояние для конуса обзора в 130 градусов, если индикаторы просматриваются под углом.
   • Закупка:Укажите дистрибьютору узкие группы: например, CAT=S2 (225-285 мкд) и HUE=Y (525-530 нм), чтобы обеспечить постоянство яркости и цвета для всех 10 индикаторов. Рекомендуется запрашивать компоненты из одной партии (LOT No.).
   • Сборка:Точно следуйте профилю пайки оплавлением. Используйте светодиоды в течение 7 дней после вскрытия герметичного пакета.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, которые преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Основой светодиода 27-21 является чип, изготовленный из полупроводниковых материалов InGaN (нитрид индия-галлия). Когда прямое напряжение прикладывается к P-N переходу этого полупроводника, электроны из N-типа материала рекомбинируют с дырками из P-типа материала в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. InGaN имеет запрещенную зону, соответствующую свету в сине-зеленом спектре. В данном устройстве состав настроен на получение ярко-зеленого света с пиковой длиной волны около 518 нм. Прозрачная эпоксидная смола защищает чип и также действует как линза, формируя световой поток в указанный угол обзора 130 градусов.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиод 27-21 представляет собой зрелую и широко распространенную технологию в рамках более широкой эволюции твердотельного освещения. Ключевые тренды, влияющие на этот сегмент продукции, включают:

• Продолжающаяся миниатюризация:Стремление к созданию более компактных, тонких и многофункциональных электронных устройств стимулирует разработку все более мелких корпусов светодиодов (например, размеров 0201, 01005) при сохранении или улучшении оптических характеристик.
• Повышенная эффективность и светимость:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов приводят к более высокой световой отдаче (больше светового потока на единицу электрической мощности), что позволяет снизить энергопотребление или увеличить яркость при том же размере корпуса.
• Постоянство цвета и усовершенствованная сортировка:Требования от индустрии дисплеев и автомобилестроения стимулируют ужесточение допусков при сортировке и использование более сложной многопараметрической сортировки (например, объединение светового потока, длины волны и прямого напряжения в единый код) для достижения идеальной однородности в больших массивах.
• Интеграция функциональности:Тенденция к интеграции схем управления (таких как драйверы постоянного тока) или нескольких цветных чипов (RGB) в один корпус для упрощения проектирования системы и уменьшения занимаемой площади на ПП.
• Надежность и пригодность для жестких условий:Разработка светодиодов с улучшенными характеристиками при высоких температурах и высокой влажности, расширяющая их применение в автомобильной, промышленной и наружной сферах. Соответствие экологическим нормам (без галогенов, REACH), подчеркнутое в этой спецификации, является прямым ответом на глобальные регуляторные тренды.

Хотя 27-21 является стандартным компонентом, его конструкция отражает эти отраслевые требования к надежности, соответствию и производительности в компактном, автоматизируемом формате.