Техническая спецификация SMD светодиода 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2мм - 2.0В/3.3В - 60мВт/95мВт - Ярко-оранжевый и синий

1. Обзор продукта

23-22C/S2BHC-B30/2A — это компактный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений с высокой плотностью компоновки плат. Доступен в двух типах кристаллов: кристалл S2, излучающий ярко-оранжевый свет на основе материала AlGaInP, и кристалл BH, излучающий синий свет на основе материала InGaN. Оба варианта заключены в прозрачный корпус из смолы. Основные преимущества включают значительно меньшую занимаемую площадь по сравнению со светодиодами в корпусах с выводами, что позволяет миниатюризировать конечные изделия, сократить требования к хранению и подходит для автоматизированных процессов сборки. Устройство соответствует ключевым экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, EU REACH и требования по отсутствию галогенов.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Светодиод поставляется на 8-миллиметровой ленте в катушке 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 паровой фаз). Возможность использования нескольких цветов в одном форм-факторе корпуса обеспечивает гибкость проектирования. Основные области применения включают подсветку приборных панелей, переключателей и ЖК-дисплеев в потребительской электронике, а также индикаторы состояния в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты. Его универсальность также делает его подходящим для широкого спектра задач индикации и освещения, где важен каждый миллиметр пространства.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик, определенных в таблицах абсолютных максимальных режимов и электрооптических параметров.

2.1 Абсолютные максимальные режимы

Максимальное обратное напряжение (VR) для обоих типов кристаллов составляет 5В. Непрерывный прямой ток (IF) составляет 25мА. Однако способность к импульсному прямому току (IFP) различается: кристалл S2 (оранжевый) может выдерживать импульсы 60мА при скважности 1/10 и частоте 1кГц, в то время как кристалл BH (синий) может выдерживать 100мА при тех же условиях. Это указывает на более высокую устойчивость к переходным токам для синего светодиода на основе InGaN. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) составляет 60мВт для кристалла S2 и 95мВт для кристалла BH, что отражает различные тепловые характеристики полупроводниковых материалов. Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения немного шире: от -40°C до +90°C.

2.2 Электрооптические характеристики при Ta=25°C

При стандартном испытательном условии с прямым током 10мА типичная сила света (Iv) для обоих кристаллов составляет 22.5мкд, с максимальным значением 57.0мкд согласно структуре бинирования. Угол обзора (2θ1/2) составляет широкие 130 градусов, что типично для SMD-корпуса с отражателем, обеспечивая широкое рассеянное освещение. Кристалл S2 имеет типичную пиковую длину волны (λp) 611нм и доминирующую длину волны (λd) 605нм, что помещает его в оранжевую область спектра. Кристалл BH имеет типичную пиковую длину волны 468нм и доминирующую длину волны 470нм, что характерно для синего светодиода. Ширина спектра (Δλ) составляет 17нм для S2 и 25нм для BH. Прямое напряжение (VF) является ключевым параметром: типичное VF для кристалла S2 составляет 2.0В (мин. 1.7В, макс. 2.4В), в то время как для кристалла BH типичное VF составляет 3.3В (мин. 2.7В, макс. 3.7В). Эта разница напряжений критически важна для проектирования схем, особенно в многоцветных или параллельных конфигурациях управления. Обратный ток (IR) при VR=5В составляет максимум 10мкА для S2 и 50мкА для BH.

3. Объяснение системы бинирования

Световой выход светодиодов естественным образом варьируется в процессе производства. Для обеспечения единообразия для конечного пользователя продукты сортируются по бинам производительности.

3.1 Бинирование по силе света

В спецификации определены два основных бина для силы света, применимых к обоим типам кристаллов S2 и BH, измеренных при IF=10мА. Код бина 1 охватывает диапазон от 22.5мкд до 36.0мкд. Код бина 2 охватывает более высокий диапазон выхода от 36.0мкд до 57.0мкд. Примечание указывает на допуск ±11% для силы света, который применяется внутри каждого бина. Это бинирование позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие их требованиям к яркости, и помогает поддерживать однородный внешний вид в массиве.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя PDF-файл указывает на наличие типичных электрооптических характеристических кривых для кристаллов S2 и BH на страницах 4 и 5, конкретные графические данные в текстовом содержании не предоставлены. Как правило, такие кривые иллюстрируют зависимость между прямым током и силой света (I-I кривая), прямым напряжением и прямым током (V-I кривая), а также влияние температуры окружающей среды на силу света. Эти кривые необходимы для понимания поведения светодиода в нестандартных рабочих условиях, таких как работа при токах, отличных от 10мА, или в условиях повышенной температуры. Разработчикам следует обратиться к полной графической спецификации для точного моделирования производительности в их конкретном применении.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует корпусу 23-22C. Размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.1мм, если не указано иное. Корпус представляет собой устройство для поверхностного монтажа с отражающей чашей для увеличения светового потока и направленности. Полярность указывается физической структурой корпуса, обычно выемкой или маркировкой катода. Точная посадочная площадка и рекомендуемая конфигурация контактных площадок критически важны для надежной пайки и теплового управления и должны строго соблюдаться, как показано на чертеже размеров.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и пайка имеют решающее значение для надежности.

6.1 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем. Пакет не следует открывать до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию. Перед вскрытием условия хранения должны составлять 30°C или ниже и относительная влажность (RH) 90% или ниже. После вскрытия компоненты имеют "срок хранения на производстве" 1 год при хранении при 30°C/60%RH или ниже. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны в влагозащитную упаковку. Если индикатор осушителя показывает насыщение или превышено время хранения, перед пайкой оплавлением требуется термообработка (прокаливание) при 60±5°C в течение 24 часов, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн".

6.2 Профиль пайки оплавлением

Устройство совместимо с бессвинцовой пайкой оплавлением. Рекомендуемый температурный профиль включает этап предварительного нагрева между 150-200°C в течение 60-120 секунд, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд и пиковую температуру не выше 260°C в течение максимум 10 секунд. Максимальная скорость нагрева до пика составляет 6°C/сек, а максимальная скорость охлаждения — 3°C/сек. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Во время нагрева не следует прикладывать механическое напряжение к светодиоду, а после пайки плата не должна деформироваться.

6.3 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта на каждый вывод должно быть ограничено 3 секундами или менее. Мощность паяльника должна составлять 25Вт или менее. Между пайкой каждого вывода должен соблюдаться минимальный интервал в 2 секунды. Ремонт после пайки светодиода не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специальный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механического напряжения. Возможность повреждения во время ремонта должна быть оценена заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются в формованной несущей ленте шириной 8мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178мм). Каждая катушка содержит 2000 штук. Катушка имеет диаметр ступицы 13мм и диаметр фланца 180мм. Размеры карманов несущей ленты и шаг спроектированы для надежной фиксации корпуса 23-22C во время транспортировки и автоматизированной обработки.

7.2 Объяснение маркировки

Упаковка включает этикетки с ключевой информацией: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта), QTY (количество в упаковке), CAT (ранг/код бина силы света), HUE (цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны), REF (ранг прямого напряжения) и LOT No (номер партии для прослеживаемости).

8. Рекомендации по применению

8.1 Соображения по проектированию

Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Прямое напряжение имеет диапазон, и небольшое изменение напряжения питания может вызвать большое изменение тока, что потенциально может привести к мгновенному отказу. Номинал резистора должен быть рассчитан на основе наихудшего случая VF (минимального), чтобы гарантировать, что ток не превысит максимальный рейтинг.
Тепловое управление:Хотя рассеиваемая мощность мала, поддержание температуры перехода в пределах нормы жизненно важно для долговечности и стабильного светового потока. Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.
Защита от ЭСР:Чувствительность к электростатическому разряду (ESD) составляет 2000В (HBM) для кристалла S2 и 150В (HBM) для кристалла BH. Синий кристалл BH значительно более чувствителен к ЭСР. Во время сборки необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР, а для варианта BH в чувствительных средах может потребоваться защита от ЭСР на уровне схемы.

8.2 Ограничения применения

Данный продукт предназначен для общих коммерческих и промышленных применений. Он не разработан и не сертифицирован специально для применений с высоким уровнем надежности, где отказ может привести к травмам людей или значительному материальному ущербу. К таким применениям относятся, но не ограничиваются, военные/аэрокосмические системы, критически важные для безопасности автомобильные системы (например, торможение, подушки безопасности) и медицинское оборудование для поддержания жизни. Для этих применений требуется продукт с другими спецификациями, квалификациями и данными по надежности.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием данного продукта является доступность двух различных полупроводниковых технологий (AlGaInP и InGaN) в одном механическом корпусе (23-22C). Это позволяет разработчикам получать оранжевые и синие индикаторы с одинаковыми посадочными местами и профилями пайки из одной линейки компонентов, упрощая закупки и разводку печатной платы. Широкий угол обзора 130 градусов характерен для корпуса с отражателем, обеспечивая более рассеянный свет, чем корпус с боковой или верхней линзой, что является преимуществом для подсветки и освещения панелей, где желательно равномерное распределение света. Его соответствие современным экологическим стандартам (бессвинцовый, без галогенов, REACH) является базовым ожиданием, но остается критически важной особенностью для выхода на рынок.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я подключить светодиоды S2 (оранжевый) и BH (синий) параллельно от одного источника напряжения?
О: Не напрямую, без тщательного проектирования. Их типичные прямые напряжения значительно различаются (2.0В против 3.3В). При параллельном подключении к источнику 3.3В оранжевый светодиод, вероятно, будет перегружен и поврежден. Необходимы отдельные токоограничивающие резисторы, рассчитанные для диапазона VF каждого светодиода.

В: Что означает суффикс "B30/2A" в номере детали?
О: Хотя в данном отрывке это явно не расшифровано, такие суффиксы обычно обозначают конкретные комбинации бинов для силы света (B30, вероятно, относится к бину яркости) и цветности/напряжения (2A, вероятно, относится к бинам цвета/длины волны и прямого напряжения). Точное соответствие следует уточнять в полном документе производителя с кодами бинов.

В: Как интерпретировать примечание "Допуск силы света: ±11%"?
О: Этот допуск применяется к значениям, указанным внутри каждого бина (Код 1 или Код 2). Это означает, что светодиод, маркированный как Бин 1 (22.5-36.0мкд), может иметь измеренное значение примерно от 20.0мкд до 40.0мкд, если учитывать как диапазон бина, так и допуск ±11%. Это важно для применений, требующих точного соответствия яркости.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование многофункциональной индикаторной панели:Разработчик создает панель управления, которая требует зеленый индикатор состояния (не в этой спецификации), оранжевый предупреждающий индикатор и синий индикатор активности. Хотя данная спецификация не охватывает зеленый цвет, она предоставляет оранжевый (S2) и синий (BH). Разработчик может использовать посадочное место 23-22C для обоих цветных светодиодов, упрощая разводку печатной платы до единого рисунка контактных площадок. Они спроектируют три отдельные схемы управления. Для оранжевого светодиода, предполагая питание 5В и целевой ток 10мА, они рассчитают последовательный резистор, используя минимальное VF (1.7В) для безопасности: R = (5В - 1.7В) / 0.01А = 330 Ом. Для синего светодиода: R = (5В - 2.7В) / 0.01А = 230 Ом. Они укажут Код бина 2 для обоих, чтобы обеспечить максимальную и согласованную яркость. Отверстия в панели будут спроектированы с учетом угла обзора 130 градусов для оптимальной видимости.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В кристалле S2 (AlGaInP) электроны рекомбинируют с дырками в кристаллической решетке фосфида алюминия-галлия-индия, высвобождая энергию в виде фотонов с длинами волн в оранжево-красной части спектра. В кристалле BH (InGaN) рекомбинация происходит в структуре нитрида индия-галлия, производя фотоны в синей части спектра. Конкретный цвет (длина волны) определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая формируется в процессе роста кристалла. Прозрачный смоляной корпус действует как линза и защитный слой, а встроенная отражающая чаша помогает направлять излучаемый свет вверх, создавая широкий угол обзора.

13. Технологические тренды

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения цветопередачи и дальнейшей миниатюризации. Корпус 23-22C представляет собой зрелую, широко распространенную форм-фактор. Текущие тенденции в SMD-индикаторных светодиодах включают разработку еще более мелких корпусов (например, 1.0x0.5мм), увеличение внедрения корпусов типа CSP для ультратонких конструкций и интеграцию нескольких цветных кристаллов (RGB) в один корпус для полноцветной настраиваемой подсветки. Также большое внимание уделяется повышению надежности и производительности в условиях высоких температур, что обусловлено автомобильными и промышленными применениями. Стремление к увеличению рабочих токов для повышения яркости из крошечных корпусов требует постоянного совершенствования теплового управления на уровне кристалла и корпуса.