Техническая спецификация SMD светодиода 17-21/GVC-AMPB/3T - 2.0x1.25x0.8мм - Зеленый (568нм) - 20мА

1. Обзор продукта

SMD светодиод 17-21 представляет собой компактный прибор для поверхностного монтажа, предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежной индикации и подсветки. Этот компонент использует технологию полупроводника AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для получения зеленого свечения с типичной пиковой длиной волны 568 нм. Его основное преимущество заключается в миниатюрных размерах, что позволяет достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах (ПП), сократить необходимое складское пространство и способствует общей миниатюризации конечного оборудования. Легкая конструкция также делает его идеальным для портативных и ограниченных по пространству применений.

Этот светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Он предназначен для использования со стандартными процессами пайки оплавлением (инфракрасной и парофазной), обеспечивая беспрепятственную интеграцию в современные производственные линии. Продукт соответствует ключевым экологическим и нормам безопасности: не содержит свинца (Pb-free), соответствует директиве RoHS, регламенту ЕС REACH и не содержит галогенов (содержание брома <900 ppm, хлора <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эксплуатационные пределы устройства определены при определенных условиях окружающей среды (Ta=25°C). Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Обратное напряжение (VR):5В. Это критический параметр; приложение обратного напряжения, превышающего 5В, может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы, чтобы обеспечить долгосрочную надежность и предотвратить тепловой разгон.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Этот параметр применим в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 на частоте 1 кГц. Он допускает кратковременные периоды более высокой яркости, но не должен использоваться для постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела повышает температуру перехода, ухудшая производительность и срок службы.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000В. Этот параметр указывает на умеренный уровень защиты от ESD. Стандартные меры предосторожности при обращении с ESD по-прежнему необходимы во время сборки и обращения.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Светодиод рассчитан на работу в этом широком промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение до 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 измеряются при стандартном испытательном токе IF=20мА и Ta=25°C. Они определяют основные характеристики светового потока и электрические параметры.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 18.00 мкд до максимум 72.00 мкд. Типичное значение зависит от конкретного кода бина (M, N, P). Это мера воспринимаемой яркости.
• Угол обзора (2θ1/2):Обычно 140 градусов. Этот широкий угол обзора делает светодиод подходящим для применений, где свет должен быть виден с широкого диапазона позиций.
• Пиковая длина волны (λp):Обычно 568 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 563.50 нм до 571.50 нм, разбитый на конкретные коды (C13 до C16). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и она имеет решающее значение для цветовой однородности.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):Обычно 20 нм. Это определяет разброс излучаемого спектра вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75В до 2.35В при 20мА, разбитый на коды (0, 1, 2). Этот параметр жизненно важен для проектирования токоограничивающего резистора в схеме управления.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5В. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

Важные примечания:В спецификации указаны допуски для ключевых параметров: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм) и Прямое напряжение (±0.1В). Эти допуски применяются в пределах каждого бина и критически важны для расчетов запаса при проектировании.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения однородности при массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе измеренных характеристик. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по яркости, цвету и напряжению.

Этот бининг обеспечивает цветовую однородность. Доминирующая длина волны сортируется с шагом 2 нм.

Бины определяются минимальным и максимальным значениями силы света при IF=20мА.

• Бин M:18.00 мкд (Мин) до 28.50 мкд (Макс)
• Бин N:28.50 мкд (Мин) до 45.00 мкд (Макс)
• Бин P:45.00 мкд (Мин) до 72.00 мкд (Макс)

Выбор более высокого бина (например, P) гарантирует более высокую минимальную яркость, но может стоить дороже.

3.2 Бининг по доминирующей длине волны

This binning ensures color consistency. The dominant wavelength is sorted into 2nm steps.

• Бин C13:563.50 нм до 565.50 нм
• Бин C14:565.50 нм до 567.50 нм
• Бин C15:567.50 нм до 569.50 нм
• Бин C16:569.50 нм до 571.50 нм

Для применений, где критически важен конкретный оттенок зеленого, необходимо указывать узкий диапазон длины волны.

3.3 Бининг по прямому напряжению

Бининг по напряжению помогает проектировать более предсказуемые и эффективные схемы управления, особенно когда несколько светодиодов соединены последовательно.

• Бин 0:1.75В до 1.95В
• Бин 1:1.95В до 2.15В
• Бин 2:2.15В до 2.35В

Использование светодиодов из одного и того же бина по напряжению минимизирует дисбаланс токов в параллельных конфигурациях.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрооптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких светодиодов обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно сублинейным образом при высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Демонстрирует экспоненциальную зависимость, критически важную для теплового управления и проектирования драйверов.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового выхода при увеличении температуры перехода. Светодиоды AlGaInP обычно испытывают значительное падение выходной мощности с ростом температуры.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~568нм и ширину полосы ~20нм.
• Диаграмма направленности (угол обзора):Полярная диаграмма, иллюстрирующая угловое распределение интенсивности света, подтверждающая угол обзора 140 градусов.

Эти кривые необходимы для прогнозирования реальной производительности в нестандартных условиях (разные токи, температуры).

5. Механическая и корпусная информация

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:

• Общая длина: 2.0 мм
• Общая ширина: 1.25 мм
• Общая высота: 0.8 мм
• Размеры и расстояние между выводами указаны для проектирования контактных площадок на печатной плате.

На корпусе четко обозначена метка катода для правильной ориентации полярности во время сборки. Рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате должен соответствовать этим размерам, чтобы обеспечить правильную пайку и механическую стабильность.

5.2 Упаковка в катушки и ленты

Устройство поставляется в упаковке, чувствительной к влаге (MSD), уровня 3 согласно стандартам IPC/JEDEC.

• Несущая лента:Шириной 8 мм, с карманами для светодиодов. Указаны размеры ленты, кармана и покровной ленты для обеспечения совместимости с питателями.
• Катушка:Катушка диаметром 7 дюймов. Размеры катушки (диаметр ступицы, диаметр фланца, ширина) указаны для автоматического оборудования.
• Количество в упаковке:3000 штук на катушке.
• Влагозащитный пакет:Катушка запечатана внутри ламинированного алюминиевого влагозащитного пакета вместе с индикаторной картой влажности и осушителем для защиты светодиодов от окружающей влаги во время хранения и транспортировки.

Расшифровка этикетки:Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения: Номер продукта заказчика (CPN), Номер детали производителя (P/N), Количество (QTY) и конкретные коды бининга для Силы света (CAT), Доминирующей длины волны/Оттенка (HUE) и Прямого напряжения (REF), а также Номер партии (LOT No).

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение и пайка критически важны для 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). Если срок превышен или индикатор осушителя показывает активацию, светодиоды необходимо прокалить при 60°C ±5°C в течение 24 часов перед использованием, чтобы удалить поглощенную влагу и предотвратить "вспучивание" (popcorning) во время оплавления.

6.2 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:Подъем от окружающей температуры до 150-200°C за 60-120 секунд.
• Выдержка/Предварительный нагрев:Поддержание температуры между 150-200°C.
• Время выше температуры плавления припоя:Время выше 217°C должно составлять 60-150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:Не должно превышать 10 секунд при 260°C.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.
• Критическое правило:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз на одном и том же светодиоде.

6.3 Ручная пайка и ремонт

• Используйте паяльник с температурой жала <350°C и мощностью <25Вт.
• Ограничьте время пайки на каждом выводе до ≤3 секунд.
• Обеспечьте интервал охлаждения ≥2 секунд между пайкой выводов.
• Избегайте механических нагрузок на корпус светодиода во время нагрева.
• Ремонт после пайки настоятельно не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, и необходимо проверить влияние на характеристики светодиода.
• Не деформируйте печатную плату после пайки.

7. Рекомендации по применению и особенности проектирования

7.1 Типовые сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для подсветки символов, переключателей и небольших областей на приборных панелях, панелях управления и потребительской электронике.
• Индикаторы состояния:Идеально подходит для индикаторов питания, связи и функционального состояния в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), компьютерной периферии и промышленных системах управления.
• Общее назначение индикации:Любое применение, требующее небольшого, яркого, надежного источника зеленого света.

7.2 Особенности проектирования

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторявляется обязательным. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть уменьшается с ростом температуры. Без резистора небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока (тепловой разгон). Значение резистора рассчитывается по формуле R = (Vпитания - VF) / IF.
• Тепловое управление:Хотя корпус мал, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 60 мВт), особенно при высоких температурах окружающей среды или в закрытых пространствах. Достаточная площадь медного покрытия на печатной плате вокруг контактных площадок может служить радиатором.
• Защита от ESD:Внедрите стандартные меры контроля ESD в зоне сборки. Хотя светодиод рассчитан на 2000В HBM, в средах с высоким риском могут потребоваться дополнительные защитные диоды на печатной плате.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 140 градусов обеспечивает хорошую видимость вне оси. Для сфокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

8. Ограничения применения и примечания по надежности

В спецификации содержится важное предупреждение. Этот стандартный светодиод коммерческого классане сертифицирован и не рекомендуется для использования в высоконадежных или критически важных для безопасности приложенияхбез предварительной консультации и специальной квалификации. Это явно включает:

• Военные и аэрокосмические системы
• Автомобильные системы безопасности (например, индикаторы подушек безопасности, стоп-сигналы)
• Медицинское оборудование для поддержания жизни или диагностики

Спецификация гарантирует производительность только в пределах указанных пределов и для отдельного компонента. Разработчик несет ответственность за то, чтобы продукт не использовался за пределами этих спецификаций и был пригоден для срока службы и условий окружающей среды целевого применения.

9. Техническое сравнение и отличия

Корпус 17-21 предлагает баланс между размером и производительностью. По сравнению с более крупными выводными светодиодами (например, 3мм или 5мм), он обеспечивает значительную экономию места и лучше подходит для автоматической сборки. По сравнению с еще более мелкими корпусами типа CSP (Chip Scale Package), 17-21 предлагает более простое обращение, стандартные процессы пайки и, как правило, лучший теплоотвод благодаря литому корпусу с металлическими выводами. Использование технологии AlGaInP для зеленого цвета обеспечивает более высокую эффективность и лучшую насыщенность цвета по сравнению со старыми технологиями, такими как GaP, особенно в зеленом спектре.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какое значение резистора мне следует использовать для питания 5В?

О: Используя максимальное VF (2.35В) для запаса безопасности при IF=20мА: R = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 130 или 150 Ом. Всегда проверяйте ток с фактическим VF вашего бина светодиода.

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

О: Нет. Предельное значение постоянного прямого тока (IF) составляет 25мА. Работа при 30мА превышает этот рейтинг, что снизит надежность и срок службы и может вызвать немедленный отказ.

В: Мой пакет был вскрыт 10 дней назад. Могу ли я еще использовать светодиоды?

О: Сначала проверьте индикаторную карту влажности. Если она указывает на воздействие влаги (например, изменение цвета), вы должны прокалить светодиоды при 60°C в течение 24 часов перед использованием, чтобы удалить влагу и предотвратить повреждение паяных соединений во время оплавления.

В: Как интерпретировать коды бинов на этикетке?

О: На этикетке указаны CAT (бин Силы света, например, N), HUE (бин Длины волны/Оттенка, например, C14) и REF (бин Напряжения, например, 1). Это говорит вам о конкретном диапазоне характеристик светодиодов на этой катушке.

В: Почему номинальное обратное напряжение всего 5В?

О: Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Рейтинг 5В - это напряжение пробоя для защиты от случайного обратного подключения во время тестирования или сборки. Для защиты схемы от переходных обратных напряжений рекомендуется внешний диод, включенный параллельно (катод к аноду).