SMD светодиод 0201 белый/желтый - Корпус 0.6x0.3x0.3мм - Напряжение 2.6-3.2В - Мощность 96мВт - Техническая спецификация

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики миниатюрного светодиода (LED) для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе типоразмера 0201. Эти светодиоды предназначены для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB) и идеально подходят для применений с ограниченным пространством, где критически важна плотность компонентов. Основной цвет свечения для данной конкретной партии — белый с желтой линзой, обеспечивающий определенную цветовую точку.

Ключевые преимущества данного компонента включают его чрезвычайно малые габариты, совместимость с высокопроизводительным оборудованием для установки компонентов и пригодность для бессвинцовых процессов пайки инфракрасным (ИК) оплавлением. Конструкция соответствует стандартам RoHS (Ограничение использования опасных веществ).

Целевые рынки и области применения широки и включают телекоммуникационное оборудование, устройства офисной автоматизации, бытовую технику, системы промышленной автоматики и различную потребительскую электронику. Типичные применения: индикаторы состояния, подсветка передних панелей и низкоуровневая подсветка сигналов или символов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):96 мВт. Это максимальное количество мощности, которое корпус светодиода может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (I_F(пик)):100 мА. Это максимально допустимый мгновенный прямой ток, обычно указываемый для импульсных условий (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток (I_F):30 мА. Это максимальный рекомендуемый постоянный прямой ток для надежной долгосрочной работы.
• Диапазон рабочих температур (T_раб):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором светодиод предназначен для корректной работы.
• Диапазон температур хранения (T_хр):от -40°C до +100°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартной температуре окружающей среды (T_a) 25°C и прямом токе (I_F) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_V):1500 - 2900 мкд (милликандела). Определяет количество видимого света, излучаемого в основном направлении наблюдения. Широкий диапазон указывает на использование системы сортировки (см. Раздел 3). Измерение проводится с использованием датчика с фильтром, соответствующим стандартной фотопической (человеческий глаз) кривой чувствительности CIE.
• Угол обзора (2θ_1/2):110 градусов (типичное значение). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового осевого значения. Угол 110° указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения площади, а не для сфокусированного луча.
• Цветовые координаты (x, y):(0.3100, 0.3100) типично. Эти координаты на диаграмме цветности CIE 1931 определяют точную цветовую точку излучаемого белого света. Эта точка соответствует белому свету с определенной коррелированной цветовой температурой (CCT).
• Прямое напряжение (V_F):2.6 В (мин.) - 3.2 В (макс.) при 20 мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании указанного тока. Этот диапазон критически важен для проектирования схемы управления.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R= 5В. Небольшой ток утечки при приложении обратного напряжения.Важно:Данное устройство не предназначено для работы в обратном смещении; этот параметр указан только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по группам производительности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям по напряжению, яркости и цвету.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Светодиоды классифицируются на основе падения прямого напряжения при 20 мА.

• Группа D8: V_F= от 2.6В до 2.9В
• Группа D9: V_F= от 2.9В до 3.2В
• Допуск внутри каждой группы составляет ±0.10В.

3.2 Сортировка по силе света (I_V)

Светодиоды сортируются по их оптической выходной мощности.

• Группа X1: I_V= от 1500.0 мкд до 2100.0 мкд
• Группа X2: I_V= от 2100.0 мкд до 2900.0 мкд
• Допуск внутри каждой группы составляет ±11%.

3.3 Сортировка по цвету (цветности)

Это наиболее критичная сортировка для обеспечения однородности цвета. Светодиоды сортируются в определенные четырехугольники на диаграмме цветности CIE, определяемые четырьмя координатными точками (x, y).

• Определенные группы:Y2, W1, X1, W2. Каждый код группы представляет собой определенную область на цветовой диаграмме.
• Типичная цветовая точка (0.3100, 0.3100) находится в пределах этих определенных областей.
• Допуск для каждой цветовой группы (координаты x, y) составляет ±0.01.

Эта многомерная сортировка (V_F, I_V, Цвет) гарантирует, что светодиоды из одной производственной партии имеют строго согласованные электрические и оптические свойства, что крайне важно для применений, требующих однородного внешнего вида, таких как массивы подсветки или группы индикаторов состояния.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графические кривые, их значение является стандартным.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта кривая имеет экспоненциальный характер. Указанное V_Fпри 20 мА является рабочей точкой. Небольшое увеличение напряжения приводит к значительному увеличению тока, что требует наличия схемы ограничения тока (например, последовательного резистора или драйвера постоянного тока) для предотвращения теплового разгона.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Световой выход, как правило, пропорционален прямому току в рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения тепловыделения.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой выход светодиода обычно уменьшается с ростом температуры p-n-перехода. Работа на верхнем пределе температурного диапазона (85°C) приведет к более низкой силе света по сравнению с 25°C. Это снижение номинальных характеристик необходимо учитывать при тепловом проектировании.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA 0201. Ключевые размеры (в миллиметрах):

• Длина корпуса: 0.6 мм (допуск ±0.2 мм)
• Ширина корпуса: 0.3 мм (допуск ±0.2 мм)
• Высота корпуса: 0.3 мм (допуск ±0.2 мм)

Цвет линзы — желтый, что фильтрует излучаемый белый свет для достижения конечной цветности. Катод обычно обозначается маркировкой или специальной геометрией контактной площадки на ленте и катушке.

5.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок на PCB

Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для пайки инфракрасным или парофазным оплавлением. Этот рисунок разработан для обеспечения надежного формирования паяных соединений, правильного самоцентрирования во время оплавления и достаточной механической прочности. Следование рекомендуемому рисунку контактных площадок крайне важно для предотвращения "гробового эффекта" (поднятие компонента на торец) или образования некачественных паяных соединений, особенно с такими миниатюрными компонентами.

6. Руководство по пайке и сборке

6.1 Профиль инфракрасной пайки оплавлением

Компонент совместим с бессвинцовыми процессами ИК-оплавления согласно J-STD-020B. Предлагается общий профиль:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение максимум 120 секунд для плавного повышения температуры и активации флюса.
• Пиковая температура:Максимум 260°C. Время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C для бессвинцового припоя) должно контролироваться.
• Общее время пайки:Максимум 10 секунд при пиковой температуре, допускается не более двух циклов оплавления.

Примечание:Оптимальный профиль зависит от конкретной сборки PCB (толщина платы, количество слоев, другие компоненты, паяльная паста). Предоставленный профиль является целевым; требуется характеризация процесса.

6.2 Ручная пайка (при необходимости)

Если требуется ручная доработка, необходима особая осторожность:

• Температура паяльника:Максимум 300°C.
• Время контакта:Максимум 3 секунды на соединение.
• Ограничение:Только один цикл пайки. Теплоемкость очень мала, что делает компонент восприимчивым к перегреву.

6.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса или линзы.

• Рекомендуется:Этиловый спирт или изопропиловый спирт.
• Процесс:Погружение при нормальной температуре менее одной минуты. Не использовать ультразвуковую очистку, если не подтверждена ее безопасность для данного типа корпуса.
• Избегать:Неуказанных или агрессивных химических очистителей.

7. Упаковка и обращение

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются в стандартной для отрасли тисненой транспортной ленте для автоматизированной обработки.

• Размер катушки:Диаметр 7 дюймов (178 мм).
• Ширина ленты:12 мм.
• Количество на катушке:4000 штук (полная катушка).
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для частичных катушек.
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481. Лента имеет защитную крышку для защиты компонентов.

7.2 Чувствительность к влаге и хранение

Пластиковый корпус чувствителен к влаге (MSL).

• Запечатанный пакет (с осушителем):Хранить при ≤30°C и ≤70% относительной влажности. Срок годности — один год с даты запайки пакета.
• После вскрытия пакета:Начинается отсчет "времени нахождения на производстве". Хранить при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Критический временной лимит:Компоненты должны быть подвергнуты пайке ИК-оплавлением в течение168 часов (7 дней)после вскрытия пакета и воздействия условий производственной среды.
• Длительное хранение (вскрытое):Хранить в герметичном контейнере с осушителем или в азотном эксикаторе.
• Превышение времени нахождения на производстве:Если компоненты находились на воздухе более 168 часов, перед пайкой их необходимо прогреть при температуре около 60°C в течение не менее 48 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" (растрескивание корпуса во время оплавления).

8. Рекомендации по применению и проектные соображения

8.1 Проектирование схемы управления

Из-за экспоненциальной ВАХ наиболее распространенным методом управления для индикаторных применений является простой последовательный резистор. Его номинал (R_посл) рассчитывается как: R_посл= (V_пит- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз спецификации (3.2В), чтобы гарантировать, что ток не превысит 20 мА даже для детали с низким V_F. Для применений, требующих постоянной яркости или последовательного включения нескольких светодиодов, рекомендуется драйвер постоянного тока.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 96 мВт), крошечный корпус имеет ограниченную способность отводить тепло. Обеспечьте достаточную площадь меди на PCB, подключенную к тепловым площадкам (если есть) или паяным соединениям, чтобы они действовали как радиатор. Избегайте работы на абсолютном максимальном токе (30 мА постоянного тока) при высоких температурах окружающей среды без теплового анализа.

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 110° делает этот светодиод подходящим для подсветки небольших областей или световодов. Для оптимального ввода света в световод учитывайте диаграмму направленности светодиода и угол приема световода. Желтая линза действует как встроенный рассеиватель/светофильтр.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я подключить этот светодиод напрямую к логическому выходу 5В или 3.3В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Прямое подключение 5В вызовет катастрофический сверхток. Для питания 5В и целевого тока 20 мА, используя максимальное V_F3.2В, R = (5В - 3.2В) / 0.02А = 90 Ом (используйте стандартный резистор 91 Ом или 100 Ом).

В: Почему сортировка по цвету так важна?

О: Человеческий глаз очень чувствителен к небольшим различиям в оттенке белого, особенно когда несколько светодиодов расположены рядом. Использование светодиодов из разных цветовых групп может привести к визуально неоднородному или пятнистому виду в массиве.

В: Что произойдет, если я превышу лимит в 168 часов нахождения на производстве перед пайкой?

О: Поглощенная влага может превратиться в пар во время быстрого нагрева при оплавлении, что потенциально может вызвать внутреннее расслоение или растрескивание пластикового корпуса ("эффект попкорна"), приводя к немедленному или скрытому отказу. Прогрев обязателен для удаления этой влаги.

В: Подходит ли этот светодиод для уличных или автомобильных применений?

О: Диапазон рабочих температур (-40°C до +85°C) охватывает многие среды. Однако в спецификации указано, что он предназначен для "обычного электронного оборудования". Для применений с высокими требованиями к надежности, экстремальными условиями окружающей среды (УФ, влажность, термоциклирование) или критически важными функциями безопасности (автомобилестроение, медицина, авиация) консультация с производителем и дополнительные квалификационные испытания обязательны. Этот стандартный коммерческий светодиод может не иметь необходимых сертификатов надежности для таких применений.

10. Пример проектирования и применения

Сценарий: Индикатор состояния портативного Bluetooth-модуля

Разработчик создает компактный Bluetooth аудиомодуль. Пространство на плате крайне ограничено. Ему нужен маленький, маломощный светодиод для индикации состояния "питание включено" и "сопряжение".

• Выбор компонента:Выбран этот светодиод 0201 из-за его минимальных габаритов (0.6x0.3 мм).
• Проектирование схемы:Модуль работает от литий-ионного аккумулятора 3.7В. Светодиод будет управляться выводом GPIO микроконтроллера, способным выдавать 20 мА. Рассчитывается последовательный резистор: R = (3.7В - 2.9В_тип) / 0.02А = 40 Ом. Выбран резистор 39 Ом, что дает ток ~20.5 мА, что соответствует спецификации.
• Разводка PCB:Используется рекомендуемый рисунок контактных площадок. На площадках используются небольшие тепловые перемычки для облегчения пайки, но с сохранением некоторого теплового контакта с земляной полигонной площадкой для отвода тепла.
• Сборка:Вся сборка PCB использует бессвинцовую паяльную пасту и следует профилю оплавления JEDEC. Светодиоды хранятся в запечатанном пакете до готовности производственной линии, что гарантирует соблюдение времени нахождения на производстве.
• Результат:Надежный, яркий индикатор состояния, занимающий минимальную площадь на плате и потребляющий мало энергии, удовлетворяющий всем проектным требованиям.

11. Введение в технический принцип

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прямое напряжение прикладывается к его выводам (анод положителен относительно катода), электроны из n-типа полупроводникового материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов.

"Белый" светодиод, как в данном компоненте, обычно создается с использованием синего или ультрафиолетового светодиодного кристалла, покрытого слоем люминофора. Первичный свет от кристалла возбуждает люминофор, который затем переизлучает свет в более широком спектре, в совокупности создавая белый свет. Желтая линза дополнительно модифицирует это излучение для достижения указанных координат цветности в спектре белого света.

12. Отраслевые тенденции и контекст

Корпус 0201 представляет собой продолжающуюся тенденцию в электронике к миниатюризации и увеличению функциональной плотности на печатных платах. По мере того как потребительские устройства, такие как смартфоны, носимые устройства и датчики IoT, становятся меньше, растет спрос на ультрамалые пассивные и активные компоненты.

Ключевые тенденции, влияющие на такие компоненты, включают:

• Передовая упаковка:Улучшение тепловых характеристик и надежности при все меньших габаритах.
• Повышенная эффективность:Обеспечение большего светового потока (люмен) на единицу потребляемой электрической мощности (ватт), снижение энергопотребления и тепловыделения.
• Более жесткая сортировка:Поскольку дисплейные и осветительные применения требуют более высокой цветовой однородности, допуски на цветность и яркость продолжают ужесточаться.
• Совместимость с автоматизацией:Компоненты должны быть разработаны для высокоскоростных, высокоточных установочных автоматов, причем надежная упаковка на ленте и катушке является критически важной частью цепочки поставок.

Данный компонент является частью этой экосистемы, позволяя создавать компактные конструкции, обеспечивая при этом необходимые параметры производительности для широкого спектра индикаторных и низкоуровневых осветительных применений.