Техническая документация на SMD светодиод 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T - Корпус 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 2.7-3.1В - Мощность 40мВт - Чистый белый

1. Обзор продукта

17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T — это компактный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надежности. Этот монохромный светодиод излучает чистый белый свет, достигаемый с помощью чипа InGaN, инкапсулированного в желтую рассеивающую смолу. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенной занимаемой площади по сравнению с традиционными светодиодами с выводами, что позволяет достичь более высокой плотности компонентов на печатных платах (ПП), сократить пространство для хранения оборудования и, в конечном итоге, способствовать разработке более компактных и легких конечных устройств. Компонент полностью соответствует директиве RoHS, соответствует регламенту ЕС REACH и производится как бесгалогенный продукт, с содержанием брома и хлора, строго контролируемым ниже отраслевых стандартов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Философия дизайна светодиода 17-21 SMD сосредоточена на обеспечении миниатюризации. Его малые физические размеры напрямую означают меньшее требуемое пространство на плате, позволяя разработчикам создавать более компактные продукты. Легкость корпуса делает его особенно подходящим для портативных и миниатюрных приложений, где важен каждый грамм. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, что критически важно для массового производства. Его совместимость с процессами пайки оплавлением как инфракрасным, так и паровым, обеспечивает гибкость в производстве. Основные целевые рынки включают потребительскую электронику, интерьер автомобилей (в частности, подсветку приборной панели и переключателей), телекоммуникационное оборудование для индикаторов состояния и общую подсветку ЖК-дисплеев и панелей управления.

2. Детальный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный, объективный анализ ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, определенных в техническом описании, с объяснением их значимости для проектирования схем и надежности.

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры определяют границы напряжения, за пределами которых может произойти необратимое повреждение светодиода. Это не условия для нормальной работы, а пороговые значения, которые никогда не должны превышаться.

• Обратное напряжение (VR): 5В- Приложение обратного смещающего напряжения более 5В может вызвать немедленный пробой перехода. В техническом описании явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр в основном предназначен для условия тестирования IR (обратного тока). В приложении часто необходима внешняя защита схемы (например, параллельный диод), если возможно обратное напряжение.
• Прямой ток (IF): 10мА- Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для надежной долгосрочной работы. Превышение этого тока увеличивает температуру перехода, ускоряет снижение светового потока и значительно сокращает срок службы устройства.
• Пиковый прямой ток (IFP): 100мА- Светодиод может выдерживать короткие импульсы тока (с коэффициентом заполнения 1/10 на частоте 1кГц) до 100мА. Это актуально для импульсного режима работы или кратковременных скачков, но не должно использоваться для расчета рассеиваемой мощности в установившемся режиме.
• Рассеиваемая мощность (Pd): 40мВт- Это максимальная мощность, которую корпус может рассеивать в виде тепла при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Фактическая рассеиваемая мощность рассчитывается как Прямое напряжение (VF) * Прямой ток (IF). Работа вблизи или выше этого предела требует тщательного управления температурным режимом.
• Рабочая и температура хранения:Устройство рассчитано на работу от -40°C до +85°C и может храниться от -40°C до +90°C. Этот широкий диапазон делает его подходящим для автомобильных и промышленных сред.
• Температура пайки:Указаны два профиля: 260°C в течение 10 секунд для пайки оплавлением (типично для бессвинцовых процессов) и 350°C в течение 3 секунд для ручной пайки. Соблюдение этих ограничений критически важно для предотвращения повреждения внутреннего кристалла или пластикового корпуса.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C, IF=5мА) и определяют производительность светодиода.

• Сила света (Iv): 72.0 - 180.0 мкд (Типичное значение)- Это количество видимого света, излучаемого в определенном направлении. Очень широкий диапазон (от 72 до 180 мкд) указывает на то, что светодиоды сортируются в разные "бины" на основе измеренного выходного сигнала, что подробно описано в следующем разделе. Испытательный ток 5мА ниже максимального номинального значения, обеспечивая запас безопасности для измерений.
• Угол обзора (2θ1/2): 150° (Типичное значение)- Это угол, при котором сила света составляет половину интенсивности при 0° (на оси). Угол обзора 150° является очень широким, создавая диффузное, ламбертовское распределение света, подходящее для общего освещения и подсветки, где желательно равномерное распределение света, а не сфокусированный луч.
• Прямое напряжение (VF): 2.7В - 3.1В (Макс.)- Это падение напряжения на светодиоде при токе испытания 5мА. Вариация обусловлена допусками полупроводникового процесса и также управляется через сортировку. Ограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом для установки рабочего тока, поскольку VF не является фиксированным значением.
• Обратный ток (IR): 50 мкА (Макс.)- Это ток утечки при приложении обратного смещения 5В. Обычно он очень мал в исправном устройстве.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения согласованности в массовом производстве светодиоды тестируются и сортируются в группы производительности или "бины". 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T использует многопараметрическую систему сортировки, как указано в коде "KQ1R2B5Y".

3.1 Сортировка по силе света

Сила света сортируется на четыре различные бины (Q1, Q2, R1, R2). При спецификации или заказе "R2" в номере детали указывает на выбранную бину.

• Бина Q1:72.0 - 90.0 мкд
• Бина Q2:90.0 - 112.0 мкд
• Бина R1:112.0 - 140.0 мкд
• Бина R2:140.0 - 180.0 мкд

Это позволяет разработчикам выбрать уровень яркости, подходящий для их приложения, причем более высокие бины обычно используются там, где критически важен максимальный световой поток.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с шагом 0.1В от 2.7В до 3.1В. "B5" в номере детали соответствует одной из этих бин. Совпадение бин VF в конструкции может помочь обеспечить равномерное распределение тока при параллельном подключении нескольких светодиодов.

• Бина 29:2.7 - 2.8В
• Бина 30:2.8 - 2.9В
• Бина 31:2.9 - 3.0В
• Бина 32:3.0 - 3.1В

3.3 Сортировка по координатам цветности

Цвет белого света определяется его координатами цветности (x, y) на диаграмме CIE 1931. В техническом описании определены четыре четырехугольные бины (3, 4, 5, 6) на этой диаграмме. "Y" в номере детали, вероятно, относится к желтой рассеивающей смоле и связанной с ней цветовой бине (например, бина 5). Указанный допуск составляет ±0.01 по обеим координатам x и y, что является стандартным допуском для белых светодиодов и обеспечивает постоянство воспринимаемого цвета в пределах партии.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 17-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм) включают типичный размер корпуса примерно 1.6мм в длину и 0.8мм в ширину, с высотой около 0.6мм. Точные размеры, включая расположение контактных площадок и допуски (±0.1мм, если не указано иное), приведены на подробном чертеже корпуса. Катод четко обозначен, что важно для правильной ориентации во время сборки. Малый размер требует точного проектирования контактных площадок на ПП для обеспечения правильной пайки и механической стабильности.

4.2 Упаковка и обращение

Компоненты поставляются в упаковке, чувствительной к влаге (MSD). Они поставляются на рельефной несущей ленте (шаг 8мм), намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, по 3000 штук на катушку. Упаковка включает осушитель и запечатана в алюминиевую влагозащитную сумку. Этикетка на катушке содержит критически важную информацию: номер детали заказчика (CPN), номер детали производителя (P/N), количество (QTY) и конкретные коды бин для силы света (CAT), цветности (HUE) и прямого напряжения (REF).

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение и пайка имеют решающее значение для надежности SMD-компонентов.

5.1 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиод чувствителен к влаге (подразумевается классификация MSL). Пакет не следует открывать до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤60% и использоваться в течение 168 часов (7 дней). Если этот срок превышен или осушитель указывает на насыщение, перед использованием требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" во время пайки оплавлением.

5.2 Процесс пайки

Пайка оплавлением:Указан бессвинцовый профиль оплавления с пиковой температурой 260°C в течение до 10 секунд. Компонент не должен подвергаться более чем двум циклам оплавления. Необходимо избегать механических нагрузок на корпус светодиода во время нагрева.

Ручная пайка:При необходимости ручную пайку можно выполнять с температурой жала паяльника ≤350°C в течение ≤3 секунд на каждый вывод, используя маломощный паяльник (≤25Вт). Рекомендуется интервал охлаждения >2 секунд между выводами. В техническом описании настоятельно рекомендуется соблюдать осторожность, так как ручная пайка часто приводит к повреждениям.

Ремонт:Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, предотвращая термическое напряжение на кристалле. Влияние на характеристики светодиода должно быть оценено заранее.

6. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

6.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для приборных панелей, мембранных переключателей, клавиатур и символов благодаря широкому углу обзора и равномерному распределению света.
• Индикаторы состояния:Идеально подходит для индикаторов питания, подключения или состояния функций в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), потребительской электронике и промышленных системах управления.
• Подсветка ЖК-дисплеев:Может использоваться для краевой или прямой подсветки в небольших монохромных или цветных ЖК-дисплеях.
• Общее назначение индикации:Любое приложение, требующее компактного, надежного, яркого белого индикаторного света.

6.2 Критически важные соображения по проектированию

1. Ограничение тока обязательно:Светодиод — это устройство, управляемое током. Последовательный резистор всегда должен использоваться для установки прямого тока. В техническом описании предупреждается, что без него небольшое изменение напряжения питания может вызвать большое, разрушительное изменение тока. Значение резистора рассчитывается с использованием закона Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Всегда используйте максимальное VF из бины или технического описания для консервативного проектирования.
2. Тепловой менеджмент:Хотя корпус мал, рассеиваемая мощность (до 40мВт) генерирует тепло. Для непрерывной работы при высоких токах (близких к 10мА) убедитесь, что ПП имеет адекватный теплоотвод, особенно если несколько светодиодов сгруппированы. Высокие температуры перехода снижают световой поток и срок службы.
3. Защита от ЭСР:Устройство имеет рейтинг ЭСР HBM 150В, что относительно низко. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР.
4. Оптический дизайн:Угол обзора 150° и желтая рассеивающая смола создают мягкий, широкий луч. Для сфокусированного освещения потребуются внешние линзы или световоды. Рассеивающая смола помогает достичь равномерного внешнего вида при использовании за рассеивающей панелью.

7. Техническое сравнение и дифференциация

Корпус 17-21 относится к категории очень маленьких SMD светодиодов. Его ключевыми отличительными особенностями являются сочетание относительно высокой силы света (до 180 мкд) в чрезвычайно малом форм-факторе (1.6x0.8мм). По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050) он предлагает превосходную экономию пространства, но может иметь меньший общий световой поток или мощность. По сравнению с еще более мелкими чип-светодиодами он предлагает более простое обращение благодаря корпусной форме и интегрированной линзе. Явная сортировка по интенсивности, напряжению и цветности обеспечивает уровень согласованности производительности, который критически важен для приложений, требующих единообразного внешнего вида, таких как массивы подсветки.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему прямой ток ограничен 10мА, если он может выдерживать импульсы 100мА?

О: Номинал 10мА предназначен для непрерывной работы, обеспечивая долгосрочную надежность и поддержание заявленных оптических характеристик. Номинал импульса 100мА предназначен для коротких продолжительностей (например, 0.1мс каждые 1мс). Непрерывная работа при высоком токе увеличивает температуру перехода, вызывая ускоренную деградацию люминофора и полупроводника, что приводит к преждевременному затуханию или отказу.

В: Как выбрать правильный ограничивающий резистор?

О: Используйте формулу R = (V_питания - VF) / IF. Для питания 5В и целевого тока 5мА, используя максимальное VF 3.1В для безопасности: R = (5 - 3.1) / 0.005 = 380 Ом. Ближайшее стандартное значение (390 Ом) будет хорошим выбором. Всегда проверяйте номинальную мощность резистора: P = I^2 * R.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода GPIO микроконтроллера?

О: Возможно, но с осторожностью. Типичный вывод GPIO может выдавать/принимать 20-25мА. Вы должны включить последовательный резистор. Также убедитесь, что выходное напряжение микроконтроллера достаточно высоко, чтобы преодолеть VF светодиода (2.7-3.1В). Микроконтроллер на 3.3В может работать в нижней части диапазона VF, но питание 5В более надежно. Никогда не подключайте светодиод напрямую между выводом и землей без резистора.

В: Что означают "бессвинцовый" и "бесгалогенный" для моего приложения?

О: "Бессвинцовый" означает, что паяемые покрытия не содержат свинца, соответствуя экологическим нормам, таким как RoHS. "Бесгалогенный" (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) означает, что материал пластикового корпуса содержит минимальное количество галогенов, что снижает выброс токсичных паров, если устройство подвергается воздействию экстремального тепла или огня, улучшая экологический и безопасностный профиль.

9. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование подсвечиваемой клавиатуры для медицинского устройства.

Конструкция требует 12 белых индикаторных огней за силиконовыми резиновыми клавишами. Пространство на двухсторонней ПП крайне ограничено. Светодиод 17-21 выбран из-за его минимальной занимаемой площади. Разработчик выбирает бину силы света R2, чтобы обеспечить хорошую видимость в ярко освещенной среде. Все светодиоды указаны из одной бины VF (например, 30), чтобы обеспечить равномерную яркость при подключении в параллельной конфигурации, управляемой одним ограничивающим резистором на каждую параллельную ветвь (не одним резистором для всех 12). Разводка ПП размещает тепловые контактные площадки в соответствии с чертежом в техническом описании. Сборочному предприятию даны указания следовать указанному профилю оплавления и хранить компоненты в запечатанном пакете до момента установки. После сборки широкий угол обзора 150° обеспечивает равномерное освещение каждой клавиши без горячих точек.

10. Принцип работы и технологические тренды

10.1 Базовый принцип работы

Это белый светодиод с конверсией люминофора. Основой является полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает свет в синем или ближнем ультрафиолетовом спектре при прямом смещении (электролюминесценция). Этот первичный свет затем поглощается слоем люминофора — в данном случае желтоизлучающим люминофором, взвешенным в рассеивающей смоле-инкапсулянте. Люминофор переизлучает свет на более длинных волнах (желтый). Комбинация непреобразованного синего света от чипа и преобразованного желтого света от люминофора приводит к восприятию "белого" света. Точный оттенок (холодный белый, чистый белый, теплый белый) определяется составом и количеством используемого люминофора, который контролируется во время производства для попадания в указанные бины цветности.

10.2 Объективные технологические тренды

Общая тенденция в технологии SMD светодиодов продолжает двигаться к нескольким ключевым целям:Повышение эффективности (лм/Вт):Улучшение светового потока на единицу потребляемой электрической мощности, снижение энергопотребления и тепловой нагрузки.Повышение надежности и срока службы:Улучшение материалов и корпусов для выдерживания более высоких температур и большего количества рабочих часов с минимальным снижением светового потока.Улучшение цветовой согласованности и передачи:Более жесткие допуски сортировки и разработка люминофоров, предлагающих более высокие значения индекса цветопередачи (CRI) для более естественного белого света.Дальнейшая миниатюризация:Разработка еще более мелких корпусов при сохранении или увеличении светового потока.Интегрированные решения:Развитие светодиодов со встроенными регуляторами тока, контроллерами или несколькими чипами в одном корпусе для упрощения проектирования схем. Светодиод 17-21 представляет собой зрелую, экономически эффективную точку в этой продолжающейся эволюции, оптимизированную для надежной работы в приложениях с ограниченным пространством и большими объемами.