Техническая спецификация SMD светодиода 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - 2.0x1.25x1.1мм - 3.5В - 25мА - Ярко-зеленый

1. Обзор продукта

91-21SUGC/S400-A4/TR7 — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для компактных, высокоплотных электронных сборок. Он отличается ярким зеленым свечением благодаря технологии чипа InGaN, инкапсулированного в прозрачную смолу. Его миниатюрные размеры позволяют значительно уменьшить размеры печатной платы и оборудования, что делает его идеальным для применений с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Миниатюризация:Корпус значительно меньше традиционных выводных компонентов, что способствует созданию более компактных плат, повышению плотности компонентов и снижению требований к хранению.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется на 12-мм ленте на 7-дюймовых катушках, полностью совместим с автоматическим оборудованием для установки компонентов, обеспечивая высокую точность установки и эффективность производства.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Легкий дизайн:Минимальный вес является преимуществом для портативных и миниатюрных электронных устройств.
• Стандартизированный корпус:Соответствует стандартной упаковке EIA для широкой совместимости в отрасли.

2. Технические характеристики и подробная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой перехода.
• Прямой ток (I_F):25мА постоянного тока. Рабочий ток не должен превышать это значение.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА при скважности 1/10 и частоте 1кГц. Подходит для импульсного режима, но не для постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитывается как V_F* I_F.
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +90°C (хранение). Обеспечивает надежность в широком диапазоне условий окружающей среды.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Требует стандартных мер предосторожности при обращении с ESD во время сборки.
• Температура пайки:Выдерживает пайку оплавлением при 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики при T_a=25°C

Это типичные параметры производительности в стандартных условиях испытаний (I_F=20мА).

• Сила света (I_v):2000-2300 мкд (тип.). Высокая яркость подходит для индикаторов и подсветки.
• Угол обзора (2θ_1/2):25° (тип.). Относительно узкий угол обзора, обеспечивающий направленный световой поток.
• Пиковая длина волны (λ_p):518 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):525 нм (тип.). Воспринимаемый цвет света.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):35 нм (тип.). Диапазон излучаемых длин волн, центрированный вокруг пика.
• Прямое напряжение (V_F):3.5В (тип.), 4.3В (макс.) при 20мА. Обязательно использование источника постоянного тока или токоограничивающего резистора, так как V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент.
• Обратный ток (I_R):50 мкА (макс.) при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр предназначен только для целей тестирования.

3. Объяснение системы бининга

В спецификации указано использование системы бининга для ключевых параметров, как указано в пояснении к маркировке (CAT, HUE, REF). Эта система обеспечивает согласованность цвета и яркости в заданном диапазоне.

• Ранг светового потока (CAT):Сортировка светодиодов по измеренной световой отдаче (например, 2000-2300 мкд, вероятно, один бин).
• Ранг доминирующей длины волны (HUE):Сортировка светодиодов по доминирующей длине волны (например, около 525 нм), контролирующая точный оттенок зеленого.
• Ранг прямого напряжения (REF):Сортировка светодиодов по падению прямого напряжения при заданном токе, что помогает в проектировании схем для обеспечения стабильного тока.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаются "Типичные электрооптические характеристики кривых". Хотя они не отображены в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Относительная световая интенсивность в зависимости от прямого тока:Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости до насыщения.
• Относительная световая интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует снижение светового выхода при увеличении температуры перехода.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Вольт-амперная характеристика диода.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает отрицательный температурный коэффициент V_F.
• Спектральное распределение:График зависимости интенсивности от длины волны, показывающий пик при ~518 нм и ширину полосы ~35 нм.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус 91-21 имеет номинальные размеры 2.0мм (Д) x 1.25мм (Ш) x 1.1мм (В). Допуски составляют ±0.1мм, если не указано иное. Чертеж детализирует идентификатор катода, форму линзы и расположение выводов.

5.2 Идентификация полярности

Корпус включает визуальный маркер (обычно выемку или зеленую точку на стороне катода) для идентификации катодного вывода, что крайне важно для правильной ориентации на печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая)

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд. Макс. скорость нагрева: 3°C/сек.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:260°C максимум, выдержка не более 10 секунд.
• Время выше 255°C:Не более 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 6°C/сек.
• Циклы оплавления:Максимум два раза.

6.2 Ручная пайка

При необходимости используйте паяльник с температурой жала <350°C, мощностью <25Вт, и ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод. Между пайкой каждого вывода делайте интервал в 2 секунды.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге (MSL).

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C / ≤90% относительной влажности.
• После вскрытия (время нахождения на производстве):72 часа при ≤30°C / ≤60% относительной влажности.
• Просушка:Если индикатор влагопоглотителя изменился или превышено время нахождения на производстве, просушите при 60±5°C в течение 24 часов перед использованием.

6.4 Критические меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний последовательный резисторобязателендля предотвращения теплового разгона и перегорания из-за отрицательного температурного коэффициента V_F.
• Избегание механических нагрузок:Избегайте механических нагрузок на светодиод во время пайки и не деформируйте печатную плату после сборки.
• Ремонт:Не рекомендуется. Если это неизбежно, используйте двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избегайте теплового удара. Проверьте работоспособность после ремонта.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

• Несущая лента:Ширина 12мм, катушка диаметром 7 дюймов.
• Количество на катушке:1000 штук.
• Влагозащитный пакет:Упакован с влагопоглотителем в герметичный алюминиевый влагозащитный пакет.

7.2 Пояснение к маркировке

Маркировка на катушке содержит следующую информацию: Номер продукта заказчика (CPN), Номер продукта (P/N), Номер партии (LOT No.), Количество упаковки (QTY) и коды бининга для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Индикаторы состояния в потребительской электронике (аудио/видео оборудование, устройства с питанием от батарей).
• Подсветка для ЖК-панелей, мембранных переключателей и символов приборов.
• Индикация и подсветка в оборудовании для автоматизации офиса (принтеры, сканеры).
• Подсветка приборной панели и переключателей на панели управления в салоне автомобиля.
• Индикаторные лампы в телекоммуникационных устройствах (телефоны, факсы).

8.2 Соображения при проектировании

• Схема управления:Всегда используйте источник постоянного тока или токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Тепловой менеджмент:Несмотря на низкую мощность, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или максимальном токе, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы.
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от электростатического разряда на входных линиях, если светодиод подвержен воздействию пользовательских интерфейсов.
• Оптический дизайн:Угол обзора 25° обеспечивает сфокусированный луч. Рассмотрите использование световодов или рассеивателей, если требуется более широкое освещение.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми выводными светодиодами или более крупными SMD-корпусами, 91-21 предлагает:

• Преимущество в размере:Один из самых маленьких стандартизированных SMD-корпусов для светодиодов, позволяющий достичь ультраминиатюризации.
• Эффективность яркости:Высокая сила света для своего размера и энергопотребления благодаря технологии InGaN.
• Готовность к автоматизации:Упаковка на ленте и катушке оптимизирована для высокоскоростной сборки, что снижает производственные затраты по сравнению с ручной установкой.
• Лидерство в соответствии нормам:Полное соответствие современным экологическим нормам (RoHS, REACH, Halogen-Free) является стандартным требованием, но остается ключевым отличием от несоответствующих устаревших компонентов.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Почему последовательный резистор абсолютно необходим?

О1: Прямое напряжение (V_F) уменьшается при повышении температуры перехода светодиода. Без токоограничивающего элемента небольшое увеличение напряжения питания или уменьшение V_Fможет вызвать большое, неконтролируемое увеличение тока, приводящее к быстрому перегреву и отказу.

В2: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5В?

О2: Нет. При типичном V_Fв 3.5В, прямое подключение к 5В попытается пропустить очень высокий ток, мгновенно разрушив его. Требуется последовательный резистор. Например, для целевого I_F=20мА: R = (5В - 3.5В) / 0.02А = 75Ом (используйте ближайшее стандартное значение, например, 75Ом или 82Ом).

В3: Что означает "Время нахождения на производстве" в 72 часа?

О3: После вскрытия влагозащитного пакета компоненты могут находиться в условиях производственной среды (≤30°C/60% относительной влажности) до 72 часов, после чего их необходимо припаять. Превышение этого времени грозит растрескиванием "попкорном" во время оплавления из-за испарения поглощенной влаги. Неиспользованные детали необходимо повторно просушить.

В4: Как определить правильную полярность?

О4: См. чертеж корпуса. Катод обычно помечен зеленой точкой сверху или выемкой/скосом с одной стороны корпуса. Шелкография на посадочном месте печатной платы должна отражать эту маркировку.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование индикатора низкого заряда батареи для портативного устройства.

Светодиод должен быть ярким, маленьким и маломощным. 91-21SUGC — отличный выбор.

Реализация:Используйте вывод GPIO микроконтроллера для управления светодиодом. Вывод может потреблять/отдавать до 20мА. Подключите анод светодиода к выводу GPIO через токоограничивающий резистор. Подключите катод к земле. Рассчитайте значение резистора на основе V_OHМК (например, 3.3В). R = (3.3В - 3.5В) / 0.02А = -10Ом. Это отрицательное значение указывает, что 3.3В недостаточно для прямого смещения светодиода до 20мА. Решение: Либо управляйте светодиодом при меньшем токе (например, 10мА: R = (3.3В-3.5В)/0.01А, что все еще проблематично), либо используйте GPIO для управления транзисторным ключом, подключенным к шине более высокого напряжения (например, напряжение батареи) с соответствующим последовательным резистором. Этот случай подчеркивает важность соответствия напряжения управления V_F.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом чисте из нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В этой материальной системе энергия, выделяемая при рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава InGaN определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае ярко-зеленого (~525 нм). Прозрачная эпоксидная смола служит защитным покрытием и первичной линзой, формируя выходной световой луч.

13. Технологические тренды

Развитие SMD-светодиодов, таких как корпус 91-21, следует нескольким ключевым отраслевым тенденциям:Миниатюризацияпродолжает уменьшать размеры корпусов при сохранении или улучшении оптических характеристик.Повышение эффективностиблагодаря достижениям в эпитаксиальном росте и дизайне чипов приводит к увеличению люменов на ватт.Повышенная надежностьдостигается за счет улучшенных материалов корпусирования и конструкций теплового менеджмента.Более широкие цветовые гаммыв подсветке дисплеев требуют светодиодов с более узкой спектральной полосой и более точным контролем длины волны.Интеграция— еще одна тенденция, при которой многокристальные корпуса (RGB, белые) и драйверы светодиодов объединяются в единые модули. 91-21 представляет собой зрелую, высокооптимизированную точку в эволюции одноцветных SMD-светодиодов индикаторного класса.