Техническая документация на SMD светодиод 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - Ярко-желтый - 20мА - 2.2В тип.

1. Обзор продукта

19-213/Y2C-CQ1 R2/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для высокоплотных электронных сборок. Это монохромный прибор, излучающий ярко-желтый свет, изготовленный на основе полупроводникового материала AlGaInP, залитого прозрачной смолой. Этот компонент значительно меньше традиционных светодиодов в выводном корпусе, что позволяет существенно сократить занимаемую площадь на печатной плате, увеличить плотность компоновки и в конечном итоге способствует миниатюризации конечного оборудования. Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества этого светодиода обусловлены его SMD-корпусом и материалом. Ключевые особенности включают совместимость со стандартной 8-мм катушечной упаковкой на 7-дюймовых барабанах, что обеспечивает полную совместимость с автоматическим оборудованием для установки компонентов. Он предназначен для использования как с инфракрасными, так и с паровыми процессами пайки оплавлением, что соответствует современным технологиям массового производства. Прибор не содержит свинца (Pb-free) и соответствует основным экологическим и нормам безопасности, включая RoHS, EU REACH и стандарты по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Сам продукт соответствует спецификациям RoHS.

1.2 Целевые области применения

Этот светодиод универсален и находит применение в различных ролях освещения и индикации. Типичные применения включают подсветку приборных панелей и переключателей. В телекоммуникационном оборудовании он служит индикатором или подсветкой для таких устройств, как телефоны и факсимильные аппараты. Он также подходит для плоской подсветки ЖК-дисплеев, переключателей и символов. Его универсальная конструкция делает его надежным выбором для широкого спектра потребительских и промышленных электронных продуктов, требующих компактного, яркого желтого индикатора.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В этом разделе представлен подробный объективный анализ предельных рабочих параметров и характеристик устройства в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Непрерывный прямой ток (IF) не должен превышать 25 мА. Для импульсного режима допустимый пиковый прямой ток (IFP) составляет 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) равна 60 мВт. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM). Рабочий диапазон температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, в то время как диапазон температур хранения (Tstg) немного шире: от -40°C до +90°C. Ограничения температуры пайки указаны для оплавления (максимум 260°C в течение 10 секунд) и ручной пайки (максимум 350°C наконечником в течение 3 секунд).

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой выход и электрические характеристики в типичных рабочих условиях (IF=20мА, Ta=25°C). Сила света (Iv) имеет типичный диапазон, с конкретными минимальными и максимальными значениями, определенными системой сортировки. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 120 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности. Пиковая длина волны (λp) находится в районе 591 нм, а доминирующая длина волны (λd) колеблется от 585.5 нм до 591.5 нм, определяя воспринимаемый желтый цвет. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет приблизительно 15 нм. Прямое напряжение (VF) обычно составляет 2.20В, с диапазоном от 1.70В до 2.40В. Обратный ток (IR) очень мал, максимум 10 мкА при VR=5В. Критически важно отметить, что устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; номинальное значение VR применяется только к условию испытания IR.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация). В данном устройстве используются два независимых параметра сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Световой выход классифицируется на четыре группы (Q1, Q2, R1, R2) при токе 20мА. Группа Q1 охватывает диапазон от 72.0 мкд до 90.0 мкд. Q2 охватывает от 90.0 мкд до 112.0 мкд. R1 охватывает от 112.0 мкд до 140.0 мкд. Группа с наивысшим выходом, R2, охватывает от 140.0 мкд до 180.0 мкд. Допуск ±11% применяется к силе света внутри каждой группы.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (доминирующая длина волны) сортируется на две группы (D3 и D4) для контроля вариаций оттенка. Группа D3 включает светодиоды с доминирующей длиной волны между 585.5 нм и 588.5 нм. Группа D4 включает светодиоды от 588.5 нм до 591.5 нм. Для доминирующей длины волны указан допуск ±1 нм.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они необходимы для проектирования схем и управления температурным режимом.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая показывает зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нем. Она нелинейна, что типично для диода. Кривая позволяет разработчикам определить рабочее напряжение для заданного тока накачки, что критически важно для выбора соответствующих токоограничивающих резисторов или проектирования драйверов постоянного тока.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Этот график демонстрирует температурную зависимость светового выхода. По мере увеличения температуры окружающей среды (Ta) сила света обычно уменьшается. Эта характеристика жизненно важна для применений, работающих в условиях повышенных температур, так как может потребоваться оптическая или электрическая компенсация для поддержания постоянной яркости.

4.3 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график показывает, как световой выход масштабируется с током накачки. Хотя увеличение тока обычно увеличивает яркость, зависимость не является идеально линейной, и эффективность может снижаться при очень высоких токах. Он также информирует о кривой снижения номинального прямого тока, которая показывает максимально допустимый непрерывный ток в зависимости от температуры окружающей среды, чтобы оставаться в пределах ограничений по рассеиваемой мощности.

4.4 Спектральное распределение и диаграмма направленности

Кривая спектрального распределения отображает относительную интенсивность в зависимости от длины волны, подтверждая значения пиковой и доминирующей длины волны и показывая форму спектра излучаемого света. Диаграмма направленности (полярная диаграмма) визуально представляет угол обзора 120 градусов, показывая, как интенсивность света распределяется в пространстве.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Точные механические данные необходимы для разводки печатной платы и сборки.

5.1 Габаритные размеры корпуса

В техническом описании приведен подробный чертеж размеров корпуса светодиода. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм. Разработчики должны обращаться к этому чертежу для создания правильной посадочной площадки (контактной площадки) на печатной плате, обеспечивая правильную пайку и выравнивание.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение критически важно для надежности. Это устройство чувствительно к влаге и требует определенных профилей пайки.

6.1 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. Пакет не должен вскрываться до момента готовности компонентов к использованию. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%. "Время жизни на открытом воздухе" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или если индикатор осушителя показывает насыщение, перед использованием требуется термообработка (прокаливание) при 60 ±5°C в течение 24 часов.

6.2 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением. Ключевые параметры включают этап предварительного нагрева между 150-200°C в течение 60-120 секунд, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд, пиковую температуру не выше 260°C, удерживаемую максимум 10 секунд, и контролируемые скорости нагрева и охлаждения (максимум 6°C/сек и 3°C/сек соответственно). Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Необходимо избегать механических напряжений на корпус светодиода во время нагрева и коробления платы после пайки.

6.3 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, прикладываемая не более 3 секунд на каждый вывод. Рекомендуется маломощный паяльник (<25Вт) с паузой не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода. Ремонт после первоначальной пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, следует использовать двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, минимизируя термическое напряжение. Потенциальный риск повреждения должен быть оценен заранее.

7. Упаковка и информация для заказа

Устройство поставляется в стандартной промышленной упаковке для автоматической сборки.

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются на 8-мм несущей ленте, намотанной на 7-дюймовые барабаны. Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные чертежи размеров несущей ленты и катушки, со стандартными допусками ±0.1 мм, если не указано иное.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит несколько ключевых идентификаторов: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта), QTY (количество в упаковке), CAT (ранг/группа силы света), HUE (цветовые координаты и ранг/группа доминирующей длины волны), REF (ранг прямого напряжения) и LOT No (номер партии для прослеживаемости).

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Защита схемы

Фундаментальное правило проектирования — обязательное использование последовательного токоограничивающего резистора. Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и производственный разброс. Небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока, если он не ограничен резистором или драйвером постоянного тока.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя это небольшой SMD-компонент, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (макс. 60 мВт) и снижение номинального прямого тока с температурой окружающей среды. В высокотемпературных или высокотоковых приложениях может потребоваться достаточная площадь медного покрытия вокруг тепловых площадок (если применимо) или общее охлаждение платы для поддержания производительности и долговечности.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов. Для сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы). Корпус из прозрачной смолы оптимален для применений, где желателен истинный цвет кристалла без рассеивания.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора мне использовать с питанием 5В?

О: Используя закон Ома (R = (Vпитания - Vf) / If) и типичные значения (Vf=2.2В, If=20мА), R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ом. Стандартный резистор 150 Ом был бы безопасной отправной точкой, но следует проверить минимальное Vf (1.7В), чтобы убедиться, что ток не превышает максимальный номинал.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом с вывода микроконтроллера на 3.3В?

О: Да, но эффективность будет ниже. При Vf тип.=2.2В и питании 3.3В падение напряжения на резисторе составляет всего 1.1В. Для достижения 20мА, R = 1.1 / 0.02 = 55 Ом. Убедитесь, что вывод микроконтроллера может выдавать/потреблять требуемый ток.

В: Почему диапазон температур хранения шире рабочего диапазона?

О: Рабочий диапазон учитывает активное поведение полупроводника, световой выход и долгосрочную надежность под электрическим напряжением. Диапазон хранения предназначен для пассивных компонентов, где важны только целостность материала и поглощение влаги, что допускает немного более широкий температурный диапазон.

В: На что ссылается цвет "Ярко-желтый"?

О: Он описывает конкретный оттенок, производимый полупроводниковым материалом AlGaInP, соответствующий доминирующей длине волны в диапазоне 585-592 нм. Это насыщенный, чистый желтый цвет по сравнению с желтыми цветами более широкого спектра или преобразованными с помощью люминофора.

10. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для бытового прибора.Разработчику необходимо несколько ярких, одинаковых желтых индикаторов на плотно населенной печатной плате. Выбран светодиод 19-213 из-за его малого размера, совместимости с автоматической установкой и четкой сортировки по яркости (выбрана группа R1 для высокой яркости) и длине волны (группа D4 для постоянного цвета). Разводка печатной платы использует точные размеры корпуса из технического описания. Доступна шина питания 5В, поэтому последовательно с каждым светодиодом установлен резистор 150 Ом типоразмера 0805, рассчитанный на основе типичного Vf. Сборочному предприятию даны указания следовать указанному профилю оплавления и прокаливать катушки, если влагозащитный пакет был вскрыт более чем за 48 часов до использования. Широкий угол обзора обеспечивает видимость индикаторов под разными углами в конечном продукте.

11. Введение в технический принцип

Этот светодиод основан на полупроводниковом кристалле AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае желтого (~591 нм). Кристалл монтируется в корпус для поверхностного монтажа с помощью токопроводящего эпоксидного клея или припоя и соединяется проводом с выводами корпуса. Затем он заливается прозрачной эпоксидной или силиконовой смолой, которая защищает кристалл, действует как линза для формирования светового выхода и обеспечивает механическую стабильность.

12. Технологические тренды и контекст

SMD-светодиоды, такие как 19-213, представляют собой отраслевой стандарт для индикаторных применений и подсветки, в значительной степени заменив выводные светодиоды из-за эффективности производства и размера. Использование материала AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и чистоту цвета в красном, оранжевом и желтом спектре. Текущие тенденции в более широкой светодиодной отрасли продолжают фокусироваться на увеличении световой отдачи (люмен на ватт), улучшении цветопередачи, дальнейшей миниатюризации (например, корпуса размером с кристалл) и повышении надежности при более высоких температурах и плотностях тока. Для стандартных индикаторных применений технология является зрелой, с акцентом на оптимизированное по стоимости производство, строгую сортировку для постоянства и соответствие развивающимся экологическим нормам (без галогенов, меньший углеродный след).