Техническая спецификация SMD светодиода с рефлектором серии 67-21 - Корпус P-LCC-2 - Макс. 3.5В - 110мВт - Зеленый/Желтый/Синий/Оранжевый

1. Обзор продукта

Серия 67-21 представляет собой семейство светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) со встроенным рефлектором в корпусе P-LCC-2. Данная конструкция разработана для обеспечения широкого угла обзора и оптимизированного светового потока, что делает её особенно подходящей для применений, требующих эффективной связи со световодами. Серия доступна в нескольких цветах, включая мягкий оранжевый, зеленый, синий и желтый, с белым корпусом и прозрачным бесцветным окном. Низкое требование к прямому току делает её идеальным выбором для энергочувствительных применений, таких как портативные электронные устройства.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данной серии светодиодов проистекают из конструкции корпуса. Встроенный внутренний рефлектор значительно улучшает светоизвлечение и направленность, обеспечивая стабильную и широкую диаграмму направленности. Эта характеристика критически важна для подсветки символов, переключателей и ЖК-панелей, где требуется равномерное освещение. Устройство полностью совместимо со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов и поставляется на 8-миллиметровой ленте в катушках для крупносерийной сборки. Его совместимость с различными процессами пайки, включая парофазное оплавление, инфракрасное оплавление и волновую пайку, обеспечивает гибкость в производстве. Продукт также соответствует требованиям RoHS и является бессвинцовым. Целевые рынки включают автомобильный интерьер (подсветка приборной панели и переключателей), телекоммуникационное оборудование (индикаторы и подсветка в телефонах/факсах) и бытовую электронику, требующую надежных индикаторных ламп или решений для подсветки.

2. Подробный анализ технических параметров

Электрические и оптические характеристики светодиода определены при конкретных условиях испытаний, обычно при прямом токе (I_F) 20 мА и температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Понимание этих параметров необходимо для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы. Ключевые ограничения включают максимальное обратное напряжение (V_R) 5 В, непрерывный прямой ток (I_F) 30 мА и пиковый прямой ток (I_FP) 100 мА в импульсном режиме (скважность 1/10 на частоте 1 кГц). Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 110 мВт. Устройство может работать в диапазоне температур от -40°C до +85°C и храниться при температуре от -40°C до +90°C. Также указаны профили температуры пайки для предотвращения повреждения корпуса во время сборки.

2.2 Электрооптические характеристики

Типичные параметры производительности предоставляют ожидаемые значения в нормальных рабочих условиях. Для конкретного варианта, подразумеваемого в документе (вероятно, зеленый светодиод на основе данных о длине волны), сила света (I_v) варьируется от минимум 900 мкд до максимум 1800 мкд. Угол обзора (2θ_1/2), определяемый как угол, при котором интенсивность падает до половины пикового значения, обычно составляет 120 градусов, что подтверждает заявление о широком угле. Доминирующая длина волны (λ_d) для этого примера находится в диапазоне от 520 нм до 535 нм, что помещает его в зеленый спектр. Прямое напряжение (V_F) при 20 мА варьируется от 2.7 В до 3.5 В. В схеме применения обязателен токоограничивающий резистор для предотвращения превышения максимального прямого тока, поскольку светодиоды имеют нелинейную ВАХ, где небольшое увеличение напряжения может вызвать большой, потенциально разрушительный, всплеск тока.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам производительности на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным потребностям их применения.

3.1 Биннинг по силе света

Световой поток классифицируется по трем кодам бинов: V2 (900-1120 мкд), W1 (1120-1420 мкд) и W2 (1420-1800 мкд). Допуск по силе света составляет ±11%. Разработчики должны учитывать это отклонение при проектировании минимальных требований к яркости.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) разбивается на три кода: X (520-525 нм), Y (525-530 нм) и Z (530-535 нм) с жестким допуском ±1 нм. Это обеспечивает цветовую стабильность в пределах партии, что критически важно для применений, где несколько светодиодов используются рядом друг с другом.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется по четырем бинам: 10 (2.70-2.90 В), 11 (2.90-3.10 В), 12 (3.10-3.30 В) и 13 (3.30-3.50 В) с допуском ±0.1 В. Знание бина V_Fважно для расчета точного значения токоограничивающего резистора для достижения желаемого тока накачки, особенно при работе от низковольтного или строго стабилизированного источника питания.

4. Механическая и корпусная информация

Устройство использует корпус P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). В спецификации приведены подробные чертежи размеров корпуса, указывающие длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и геометрию контактных площадок. Эти размеры критически важны для проектирования посадочного места на печатной плате. Корпус имеет белый цвет, способствующий отражению света, и бесцветную прозрачную эпоксидную линзу. Полярность указывается физической структурой корпуса, обычно выемкой или маркировкой катода. Рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате обеспечивает правильную пайку и механическую стабильность.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение и пайка жизненно важны для сохранения целостности и производительности устройства.

5.1 Профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой пайки необходимо соблюдать определенный температурный профиль. Стадия предварительного нагрева должна повышаться с 150°C до 200°C за 60-120 секунд. Время выше температуры ликвидуса (217°C) должно поддерживаться в течение 60-150 секунд, при этом пиковая температура не должна превышать 260°C более 10 секунд. Максимальная скорость нагрева должна составлять 3°C/сек, а скорость охлаждения не должна превышать 6°C/сек. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве.

5.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с каждым выводом не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25 Вт). Между пайкой каждого вывода должен соблюдаться минимальный интервал в 2 секунды для предотвращения теплового удара.

5.3 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем и индикаторной картой влажности. Пакет следует открывать непосредственно перед использованием в контролируемой среде с температурой менее 30°C и относительной влажностью 60%. После вскрытия компоненты должны быть использованы в течение указанного срока хранения (не указано явно в отрывке, но обычно определяется уровнем чувствительности к влаге, MSL). Если индикаторная карта показывает чрезмерную влажность, компоненты необходимо прокалить при 60°C ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

6. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой тисненой несущей ленте, намотанной на стандартные катушки. Типичная катушка содержит 2000 штук, хотя могут быть доступны минимальные партии в 250, 500 или 1000 штук. Размеры катушки и ленты точно указаны для обеспечения совместимости с автоматическим сборочным оборудованием. На этикетке упаковки указана критически важная информация, такая как номер продукта, количество и конкретные коды бинов для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF), а также номер партии для отслеживаемости.

7. Рекомендации по применению и конструктивные особенности

7.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильный интерьер:Подсветка приборов на приборной панели, кнопок управления и переключателей. Широкий угол обзора обеспечивает видимость с разных позиций водителя.
• Телекоммуникации/Бытовая электроника:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и пультах дистанционного управления. Низкое потребление тока полезно для времени работы от батареи.
• Общие индикаторные лампы:Индикаторы состояния питания, выбора режима и предупреждений в различных электронных устройствах.
• Применения со световодами:Оптимизированный световой поток и широкий угол делают эту серию идеальной для связи с акриловыми или поликарбонатными световодами, которые затем направляют свет в нужное место на панели, обеспечивая гибкость механического проектирования.

7.2 Конструктивные особенности

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для установки прямого тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации (или конкретного бина), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит максимальный рейтинг в наихудших условиях.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы.
• Защита от ЭСР:Устройство имеет устойчивость к ЭСР 1000 В (HBM). Соблюдайте стандартные меры предосторожности от ЭСР при обращении и сборке. Для чувствительных применений рассмотрите возможность добавления подавления переходных напряжений на линиях, подключенных к светодиоду.
• Оптическое проектирование:Для применений со световодами критически важны расстояние и выравнивание между светодиодом и входом световода. Широкий угол обзора помогает, но может потребоваться отражающая чашка или специальная конструкция световода для максимизации эффективности связи.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием серии 67-21 является встроенный рефлектор в корпусе P-LCC-2. По сравнению со стандартными SMD светодиодами без этой функции, он предлагает превосходную эффективность светового потока и более контролируемую, широкую диаграмму направленности. Это устраняет необходимость во внешнем рефлекторе во многих конструкциях, экономя место и стоимость. Сочетание широкого угла обзора 120 градусов и доступности в нескольких цветах в одном и том же посадочном месте обеспечивает гибкость проектирования. Его совместимость со всеми основными процессами пайки также делает его универсальным компонентом для различных производственных линий.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

Светодиоды — это диоды с экспоненциальной зависимостью тока от напряжения (ВАХ). Небольшое увеличение напряжения сверх номинального прямого напряжения вызывает очень большое увеличение тока. Без резистора для ограничения этого тока светодиод быстро потребляет чрезмерный ток, что приводит к перегреву и катастрофическому отказу, даже если напряжение питания кажется лишь немного завышенным. Резистор обеспечивает линейное, предсказуемое падение напряжения для стабилизации тока.

9.2 Можно ли питать этот светодиод напрямую от источника напряжения?

Нет. Питание светодиода напрямую от источника напряжения категорически не рекомендуется и, скорее всего, приведет к разрушению устройства. Он должен питаться от источника тока или, что более распространено, от источника напряжения последовательно с токоограничивающим резистором, как описано выше.

9.3 Что означает "бининг" параметров для моего проекта?

Бининг означает, что светодиоды тестируются и сортируются на группы по производительности. Если ваш проект требует очень стабильной яркости или цвета для нескольких устройств, вы должны указать требуемые коды бинов (например, W2 для максимальной яркости, Y для определенного зеленого оттенка) при заказе. Если ваш проект допускает большее отклонение, вы можете принять более широкий микс бинов, что может быть более экономически эффективным.

9.4 Сколько раз можно выполнять пайку оплавлением этого компонента?

В спецификации указано, что пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз. Каждый цикл оплавления подвергает компонент термическому напряжению, что потенциально может ухудшить внутренние проводные соединения или эпоксидный герметик. Для ремонта предоставлены конкретные рекомендации по использованию двухголового паяльника для минимизации локального нагрева.

10. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование мембранной переключательной панели с подсветкой.Разработчик создает панель управления с 12 подсвечиваемыми кнопками. Каждая кнопка использует световод для направления света от SMD светодиода, установленного на основной печатной плате, к колпачку кнопки. Серия 67-21 выбрана из-за широкого угла обзора, который обеспечивает эффективную связь со входом световода, и низкого потребления тока, поскольку панель питается от шины 5 В с ограниченным бюджетом тока. Разработчик рассчитывает значение токоограничивающего резистора, используя максимальное V_F3.5 В, чтобы гарантировать безопасную работу для всех устройств: R = (5В - 3.5В) / 0.02А = 75 Ом. Выбран стандартный резистор 75 Ом или 82 Ом. Разводка печатной платы размещает светодиоды точно под отверстиями световодов, а сборка следует указанному профилю оплавления. Указав жесткий бин по длине волны (например, Y: 525-530 нм), разработчик обеспечивает одинаковый зеленый цвет для всех кнопок.

11. Введение в принцип работы

Светодиоды — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов (например, InGaN для зеленого/синего). Встроенный рефлектор в серии 67-21 представляет собой формованную полость вокруг полупроводникового кристалла. Он отражает свет, который в противном случае излучался бы вбок или поглощался корпусом, обратно в верхнее направление обзора, тем самым увеличивая полезный световой поток и формируя диаграмму направленности в более широкий, более равномерный луч.

12. Технологические тренды

Общая тенденция в SMD индикаторных светодиодах продолжается в направлении повышения эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), улучшения цветовой стабильности за счет продвинутого бининга и контроля производства, а также повышения надежности. Технологии корпусов развиваются, чтобы обеспечить еще более широкие углы обзора и лучший тепловой менеджмент при меньших размерах. Также растет акцент на совместимости с бессвинцовыми и высокотемпературными процессами пайки для соответствия глобальным экологическим нормам и требованиям автомобильных применений. Интеграция оптических элементов, таких как рефлектор в этой серии, непосредственно в корпус светодиода является ключевым трендом, упрощающим проектирование конечного продукта и улучшающим оптические характеристики.