Техническая спецификация SMD светодиода 17-21 глубокого красного свечения - Размер 1.6x0.8x0.6мм - Напряжение 1.75-2.35В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики поверхностно-монтируемого светодиода глубокого красного свечения в компактном корпусе 17-21. Этот компонент предназначен для современной электронной сборки, предлагая значительное сокращение габаритов и веса по сравнению с традиционными светодиодами в выводных корпусах. Его основные преимущества включают возможность создания более компактных печатных плат (ПП), более высокой плотности монтажа компонентов и, в конечном итоге, способствование созданию более компактного и легкого конечного оборудования.

1.1 Ключевые особенности и соответствие стандартам

Светодиод поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Он пригоден для использования с процессами пайки оплавлением как инфракрасным (ИК), так и паровым методом. Устройство является монохромным, излучает глубокий красный свет. Изготовлено из материалов, не содержащих свинец, и соответствует ключевым экологическим и нормам безопасности, включая директиву ЕС RoHS, регламент ЕС REACH и требования по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для различных применений в качестве индикаторов и подсветки. Типичные области использования включают подсветку приборных панелей и переключателей, индикаторы состояния и подсветку клавиатуры в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсы, плоскую подсветку ЖК-дисплеев, а также универсальные индикаторные применения, где требуется компактный и надежный источник красного света.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В следующих разделах представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода на основе параметров спецификации. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Абсолютные максимальные значения

Эти значения определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях или при их превышении не гарантируется и должна быть исключена при проектировании схемы.

• Обратное напряжение (VR):5В. Превышение этого напряжения в обратном направлении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 на частоте 1 кГц. Не предназначен для непрерывного использования.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения своих тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000В. Это указывает на чувствительность устройства к статическому электричеству; необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ЭСР.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.
• Температура пайки (Tsol):Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение максимум 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение максимум 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой выход и электрическое поведение светодиода в нормальных рабочих условиях (IF=20мА, Ta=25°C).

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 36.00 мкд до максимум 90.00 мкд. Типичное значение не указано, что означает управление производительностью через систему сортировки (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный полный угол обзора на половине интенсивности составляет 140 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности излучения.
• Пиковая длина волны (λp):Типичная длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна, составляет 639 нанометров (нм), что помещает его в область глубокого красного цвета спектра.
• Доминирующая длина волны (λd):Воспринимаемая цветовая длина волны находится в диапазоне от 625.5 нм до 637.5 нм. Это также контролируется через сортировку.
• Спектральная ширина (Δλ):Типичная ширина спектра излучения на половине максимума (FWHM) составляет 20 нм.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75В до 2.35В при токе 20мА. Этот параметр сортируется.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного напряжения 5В. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот тестовый параметр предназначен только для контроля качества.

Важные примечания:В спецификации указаны производственные допуски: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм) и Прямое напряжение (±0.1В). Они применяются к отсортированным значениям.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются (распределяются по бинам) на основе ключевых параметров производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости и цвету для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре бина (N2, P1, P2, Q1) на основе измеренной силы света при IF=20мА. Например, светодиод бина Q1 будет иметь интенсивность от 72.00 до 90.00 мкд.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Воспринимаемый цвет (оттенок) контролируется через три бина длины волны (E6, E7, E8). Светодиод бина E6 имеет доминирующую длину волны от 625.50 нм до 629.50 нм, что дает слегка отличающийся оттенок красного по сравнению с бином E8 (от 633.50 нм до 637.50 нм).

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется на три группы (0, 1, 2). Это критически важно для проектирования схем ограничения тока, особенно при последовательном включении нескольких светодиодов, для обеспечения равномерного распределения тока. Светодиод бина 0 имеет VF от 1.75В до 1.95В, в то время как светодиод бина 2 — от 2.15В до 2.35В.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя предоставленный фрагмент PDF указывает на раздел "Типичные электрооптические характеристические кривые", конкретные графики (например, ВАХ, относительная интенсивность в зависимости от тока, относительная интенсивность в зависимости от температуры, спектральное распределение) не включены в текстовое содержание. В полной спецификации эти кривые необходимы для проектирования. Обычно они показывают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (ВАХ):Показывает нелинейную зависимость, помогая определить динамическое сопротивление и необходимое напряжение питания для заданного тока.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Демонстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока, часто показывая эффекты насыщения при более высоких токах.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что критически важно для теплового режима.
• Нормированное спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, визуально подтверждающий пиковую длину волны (639нм) и спектральную ширину (20нм).

Разработчикам следует обращаться к полной спецификации с графиками для точного моделирования поведения светодиода в нестандартных условиях (разные токи или температуры).

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габариты корпуса и полярность

Светодиод использует стандартный посадочный размер корпуса SMD 17-21. Ключевые размеры (в миллиметрах) критически важны для проектирования контактных площадок на ПП. На корпусе имеется маркировка катода для идентификации полярности. Типичная контактная площадка будет иметь две площадки, соответствующие выводам анода и катода, с рекомендуемым размером и расстоянием для обеспечения качественной пайки и механической стабильности. Точные размеры следует брать из чертежа "Габариты корпуса" в спецификации.

5.2 Чувствительность к влаге и упаковка

Устройство упаковано в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги, что может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением. Этикетка на пакете содержит важную информацию для прослеживаемости и применения: Номер продукта заказчика (CPN), Номер продукта (P/N), Количество в упаковке (QTY) и конкретные коды бинов для Силы света (CAT), Доминирующей длины волны (HUE) и Прямого напряжения (REF).

5.3 Спецификации катушки и ленты

Компоненты поставляются на формованной несущей ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов. Размеры ленты (размер гнезда, шаг) и катушки (диаметр ступицы, диаметр фланца) стандартизированы для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. Указанное количество на катушке — 3000 штук.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Соблюдение этих рекомендаций критически важно для выхода годных изделий и долгосрочной надежности.

6.1 Хранение и обращение

• Не вскрывайте влагозащитный пакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60%.
• "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней). Неиспользованные компоненты по истечении этого срока должны быть повторно просушены (60±5°C в течение 24 часов) и упакованы с новым осушителем перед использованием.
• Всегда соблюдайте процедуры безопасного обращения с учетом ЭСР (электростатического разряда).

6.2 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль пайки оплавлением без свинца. Ключевые параметры включают:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время в пределах 5°C от пика:Максимум 10 секунд.
• Максимальная скорость нагрева:6°C/секунду.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Максимальная скорость охлаждения:3°C/секунду.

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

6.3 Ручная пайка и ремонт

Если ручная пайка неизбежна, используйте паяльник с температурой жала ≤350°C и прикладывайте тепло к каждому выводу в течение ≤3 секунд. Используйте маломощный паяльник (≤25Вт) и выдерживайте интервал охлаждения ≥2 секунды между выводами. В спецификации настоятельно не рекомендуется выполнять ремонт после пайки светодиода. Если это абсолютно необходимо, для удаления должен использоваться специализированный двусторонний паяльник, чтобы одновременно нагревать оба вывода и избежать механических напряжений, а влияние на характеристики светодиода должно быть проверено.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Ограничение тока обязательно

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. В спецификации явно указано, что последовательный токоограничивающий резистордолжениспользоваться. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, и небольшое его изменение может вызвать значительное изменение тока из-за экспоненциальной ВАХ диода, что потенциально может привести к тепловому разгону и отказу.

7.2 Тепловой режим

Хотя корпус мал, необходимо соблюдать предел рассеиваемой мощности в 60мВт. Работа при высоких температурах окружающей среды или высоких токах снизит световой выход и срок службы. При работе вблизи максимальных значений обеспечьте достаточную площадь медной фольги на ПП или используйте тепловые переходные отверстия.

7.3 Оптическая конструкция

Угол обзора 140° обеспечивает широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей или индикаторов, которые должны быть видны с различных углов. Для более сфокусированного света потребуются внешние линзы или отражатели.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличительным признаком данного светодиода 17-21 глубокого красного свечения является сочетание определенного полупроводникового материала (AIGaInP) и очень компактного корпуса для поверхностного монтажа.

• По сравнению со старыми выводными светодиодами:Обеспечивает значительную экономию пространства, снижение веса и совместимость с высокоскоростной автоматической сборкой, что приводит к снижению общей стоимости производства.
• По сравнению с другими SMD красными светодиодами:Использование технологии AIGaInP обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую стабильность характеристик в зависимости от температуры по сравнению с некоторыми другими материалами для красного излучения. Конкретный пик 639нм/глубокий красный цвет может быть выбран из-за его визуальной отличительности или эффективности в определенных сенсорных приложениях.
• По сравнению с более крупными SMD корпусами (например, 3528, 5050):Корпус 17-21 значительно меньше, что позволяет создавать ультраминиатюрные конструкции, но, как правило, с более низким общим световым потоком из-за меньшего размера кристалла и тепловых ограничений.

8.1 Принцип работы

Свет генерируется в процессе, называемом электролюминесценцией, внутри полупроводникового кристалла AIGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в активную область p-n перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AIGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае, глубокий красный цвет примерно на 639 нм.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника питания логики 3.3В или 5В?

О: Нет. Вы всегда должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Необходимое значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Используя максимальное VF (2.35В) для консервативного расчета с питанием 3.3В и целевым током 20мА: R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5 Ом. Подойдет стандартный резистор 47 Ом или 51 Ом.

В: Почему сила света указана как диапазон с бинами?

О: Из-за присущих полупроводниковому производству вариаций отдельные светодиоды имеют слегка различающиеся характеристики. Сортировка распределяет их по группам с гарантированными минимальными и максимальными значениями, позволяя разработчикам выбирать подходящий класс яркости в соответствии с требованиями по стоимости и производительности.

В: Что произойдет, если я превышу 7-дневный срок жизни на производстве после вскрытия пакета?

О: Поглощенная влага может превратиться в пар во время пайки оплавлением, что потенциально может вызвать внутреннее расслоение или растрескивание. Компоненты должны быть восстановлены путем просушки при 60°C в течение 24 часов перед использованием.

В: Подходит ли этот светодиод для подсветки автомобильной приборной панели?

О: Хотя "подсветка приборной панели" указана как область применения, в спецификации есть раздел "Ограничения по применению". В нем отмечается, что для высоконадежных применений, таких как автомобильные системы безопасности, может потребоваться другой, более строго сертифицированный продукт. Для некритичной подсветки приборной панели он может подойти, но для критически важных индикаторов безопасности следует использовать продукт, специально сертифицированный по автомобильным стандартам (например, AEC-Q102).

10. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование компактной панели индикаторов состояния.Разработчику требуется несколько индикаторных светодиодов глубокого красного цвета на плотно укомплектованной плате управления. Он выбирает этот светодиод 17-21 из-за его малого размера. Он указывает бин яркости Q1 и бин длины волны E7, чтобы обеспечить яркий, однородный цвет для всех индикаторов. При разводке ПП он использует рекомендуемую контактную площадку из спецификации. Он проектирует схему управления с использованием стабилизатора 3.3В, токоограничивающего резистора 51 Ом для каждого светодиода (результирующий ток ~18-20мА) и размещает небольшие тепловые площадки. Во время сборки он обеспечивает использование заводской запаянной катушки в пределах срока жизни на производстве и соблюдает указанный профиль пайки оплавлением. Это приводит к созданию надежной, компактной системы индикации.

11. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов, включая индикаторные, движется в нескольких ключевых направлениях:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на получение большего количества света (люмен) на единицу потребляемой электрической мощности (ватт), что снижает энергопотребление и тепловую нагрузку.
• Миниатюризация:Корпуса продолжают уменьшаться (например, от 17-21 до еще меньших, таких как 10-05), чтобы позволить создавать все более миниатюрные электронные устройства.
• Повышение надежности и устойчивости:Улучшения в материалах корпусов и технологиях крепления кристалла повышают срок службы и устойчивость к термоциклированию и влаге.
• Интеграция:Наблюдается тенденция к интеграции нескольких светодиодов (например, RGB), управляющих ИС и даже пассивных компонентов в единые, более интеллектуальные модульные корпуса.
• Стандартизация и соответствие:Более строгие и широко распространенные экологические нормы (RoHS, REACH, отсутствие галогенов) продолжают стимулировать изменения в материалах по всей отрасли.