Техническая спецификация SMD светодиода 19-219 Ярко-желтый - Размер 1.6x0.8x0.65мм - Прямое напряжение 1.7-2.2В - Сила света 18-45мкд

1. Обзор продукта

19-219 — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, излучающий ярко-желтый цвет. Он разработан на основе технологии чипа AlGaInP, инкапсулированного в прозрачную эпоксидную смолу. Его основные преимущества включают компактные размеры, совместимость с автоматизированными процессами сборки и соответствие современным экологическим и техническим стандартам, таким как RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Значительно меньший размер по сравнению со светодиодами в выводном корпусе позволяет достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах (ПП), что ведет к уменьшению габаритов и массы конечного оборудования. Это делает его особенно подходящим для миниатюрных приложений с ограниченным пространством. Устройство поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что облегчает высокоскоростную автоматическую установку. Основные целевые рынки включают потребительскую электронику, автомобильную интерьерную подсветку, телекоммуникационное оборудование и общие индикаторные приложения, где требуется надежное и компактное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных для светодиода 19-219.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.

• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на светодиод.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА. Допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10 при 1 кГц) для обработки переходных всплесков.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитывается как V_F* I_F.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Указывает на средний уровень устойчивости к ESD; стандартные меры предосторожности при обращении с ESD по-прежнему необходимы.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C до 10 секунд или ручную пайку при 350°C до 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: I_F= 5 мА и T_a= 25°C, если не указано иное. Они представляют типичные характеристики.

• Сила света (I_v):от 18 до 45 милликандел (мкд). Этот широкий диапазон управляется через систему бининга (см. раздел 3). Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λ_p):591 нм (типично). Длина волны, на которой спектральное распределение мощности максимально.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 585.5 до 594.5 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет (желтый) и также подвергается бинингу. Допуск составляет ±1 нм.
• Спектральная ширина (Δλ):15 нм (типично). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.7 до 2.2 В при 5 мА. Этот диапазон управляется бинингом по напряжению. Допуск составляет ±0.05 В.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R= 5 В.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

3.1 Бининг по силе света

Бины определяются минимальным и максимальным значениями силы света при I_F=5 мА.

• Бин M1:18.0 - 22.5 мкд
• Бин M2:22.5 - 28.5 мкд
• Бин N1:28.2 - 36.0 мкд
• Бин N2:36.0 - 45.0 мкд

3.2 Бининг по доминирующей длине волны

Светодиоды группируются по точной доминирующей длине волны для поддержания однородности цвета.

• Группа A, Бин D3:585.5 нм
• Группа A, Бин D4:588.5 нм
• Группа A, Бин D5:591.5 нм

3.3 Бининг по прямому напряжению

Сортировка с шагом 0.1 В для помощи в проектировании схем, особенно для расчета токоограничивающего резистора и управления питанием.

• Бин 19:1.7 - 1.8 В
• Бин 20:1.8 - 1.9 В
• Бин 21:1.9 - 2.0 В
• Бин 22:2.0 - 2.1 В
• Бин 23:2.1 - 2.2 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, которые имеют решающее значение для понимания поведения устройства в различных рабочих условиях.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход увеличивается с ростом тока, но не линейно. При очень низких токах рост крутой, но на высоких токах наблюдается тенденция к насыщению из-за падения эффективности и тепловых эффектов. Это подчеркивает важность работы светодиода на указанном токе для оптимальной яркости и долговечности.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика экспоненциальная, что типично для диода. Небольшое изменение прямого напряжения приводит к большому изменению прямого тока. Это подчеркивает критическую необходимость использования драйвера постоянного тока или правильно рассчитанного последовательного резистора для предотвращения теплового разгона и выхода устройства из строя.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая количественно определяет снижение параметров, показывая, что сила света может значительно упасть, когда температура окружающей среды приближается к максимальному рабочему пределу. Эффективный тепловой менеджмент на печатной плате необходим для поддержания постоянной яркости.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для обеспечения надежности прямой ток должен быть уменьшен при работе в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах.

4.5 Спектральное распределение и диаграмма направленности

Спектральный график подтверждает монохроматическое желтое излучение с центром около 591 нм. Диаграмма направленности иллюстрирует лампертианоподобную диаграмму излучения с широким углом обзора 130 градусов, что подходит для приложений, требующих освещения большой площади.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Устройство имеет компактные размеры. Ключевые размеры (в мм): Длина: 1.6 ±0.1, Ширина: 0.8 ±0.1, Высота: 0.65 ±0.1. Катод идентифицируется по специальной геометрии контактной площадки или маркировке на дне корпуса.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок для проектирования печатной платы с размерами для анодной и катодной площадок. Конструкция включает тепловые развязки и правильные зазоры для обеспечения надежной пайки и механической стабильности. Инженерам рекомендуется модифицировать этот рисунок в зависимости от их конкретного процесса производства печатных плат и тепловых требований.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль бессвинцовой пайки оплавлением: Предварительный нагрев: 150-200°C в течение 60-120с; Время выше температуры ликвидуса (217°C): 60-150с; Пиковая температура: 260°C макс. в течение 10 секунд макс. Также определены максимальные скорости нагрева и охлаждения для минимизации термического напряжения на компоненте.

6.2 Критические меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что даже незначительные колебания напряжения питания могут вызвать разрушительные скачки тока.
• Циклы оплавления:Не подвергайте светодиод более чем двум циклам пайки оплавлением.
• Механическое напряжение:Избегайте приложения механического напряжения к корпусу светодиода во время пайки или обращения с платой. Не деформируйте печатную плату после сборки.
• Ручная пайка:При необходимости используйте паяльник с регулировкой температуры (<350°C) с жалом мощностью менее 25 Вт. Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод с достаточными интервалами охлаждения между выводами.

7. Хранение и обращение

Устройство чувствительно к влаге (MSL).

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности.
• После вскрытия:"Срок годности на открытом воздухе" при ≤30°C/≤60% относительной влажности составляет 1 год. Неиспользованные устройства должны быть повторно запечатаны в их влагозащитный пакет с осушителем.
• Прогрев (сушка):Если срок хранения превышен или индикатор осушителя показывает проникновение влаги, перед использованием необходимо прогреть при 60 ±5°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "эффекта попкорна" во время оплавления.

8. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 3000 штук на катушке на 8-миллиметровой несущей ленте. Размеры катушки предоставлены для настройки автоматического питателя. Этикетка на катушке включает такую информацию, как номер детали, количество, бин силы света (CAT), бин доминирующей длины волны (HUE), бин прямого напряжения (REF) и номер партии.

9. Рекомендации по применению

9.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильный интерьер:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Потребительская электроника:Плоская подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка переключателей и символические индикаторы.
• Общее индикаторное применение:Индикаторы состояния питания, выбора режима и предупреждений в различных электронных устройствах.

9.2 Соображения по проектированию

• Схема управления:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, учитывая наихудший случай V_Fиз диапазона бининга.
• Тепловой менеджмент:Несмотря на низкую мощность, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия, если работа ведется при высокой температуре окружающей среды или близко к максимальному току, для поддержания светового выхода и срока службы.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора подходит для прямого наблюдения. Для сфокусированного света может потребоваться внешняя линза.

10. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие светодиода 19-219 заключается в сочетании очень малого размера корпуса 1608 (1.6x0.8 мм) с относительно высокой силой света для своего класса (до 45 мкд). Использование технологии AlGaInP обеспечивает эффективное желтое излучение. Его соответствие стандартам по отсутствию галогенов и строгим стандартам RoHS/REACH делает его подходящим для глобальных рынков со строгими экологическими нормами. По сравнению с более крупными выводными светодиодами он обеспечивает значительную миниатюризацию и экономию затрат на автоматизированную сборку.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О: Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент и узкий производственный допуск. Без резистора небольшое увеличение напряжения питания или падение V_Fиз-за нагрева может вызвать неконтролируемый рост тока, приводящий к немедленному выходу из строя.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 20 мА непрерывно?

О: Да, максимальный номинальный постоянный прямой ток составляет 25 мА. Работа при 20 мА соответствует спецификации, но вы должны учитывать температуру окружающей среды, используя кривую снижения параметров. При высокой температуре окружающей среды максимально допустимый ток ниже.

В: Что означают коды бинов (M1, D4, 21) для моего проекта?

О: Они обеспечивают постоянство в рамках производственной партии. Например, использование светодиодов из одного бина силы света (например, N2) обеспечивает равномерную яркость в массиве. Использование одного бина напряжения упрощает расчет токоограничивающего резистора. Для критичных к цвету приложений указание бина доминирующей длины волны (например, D4) обязательно.

В: Как интерпретировать срок годности 1 год на открытом воздухе?

О: После вскрытия влагозащитного пакета компоненты могут поглощать атмосферную влагу. Если они не используются в течение одного года в контролируемых условиях (30°C/60% относительной влажности), перед пайкой оплавлением их необходимо повторно просушить, чтобы предотвратить повреждение корпуса из-за быстрого расширения пара.

12. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование панели индикаторов состояния с 10 однородными желтыми светодиодами.

1. Спецификация:Целевой прямой ток I_F= 10 мА для баланса яркости и долговечности. Напряжение питания V_{питания}= 5 В.
2. Выбор бининга:Для обеспечения визуальной однородности укажите светодиоды из одного бина силы света (например, N1: 28.2-36.0 мкд) и одного бина доминирующей длины волны (например, D4: 588.5 нм).
3. Расчет резистора:Используйте максимальное прямое напряжение из выбранного бина напряжения для консервативного проектирования. Если используется Бин 22 (V_{F_max}= 2.1 В), R = (5 В - 2.1 В) / 0.01 А = 290 Ом. Ближайшее стандартное значение (300 Ом) даст I_F≈ 9.7 мА, что безопасно и соответствует цели.
4. Разводка печатной платы:Разместите светодиоды с рекомендуемым рисунком контактных площадок. Добавьте небольшую полигонную заливку меди, соединенную с катодными площадками, для небольшого улучшения теплоотвода. Убедитесь, что токоограничивающие резисторы расположены близко к анодам светодиодов.
5. Сборка:Следуйте указанному профилю оплавления. После сборки проверьте под малым увеличением наличие правильных паяльных валиков и выравнивание.

13. Введение в принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Материал чипа — фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP). При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае ярко-желтый (~591 нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает чип и действует как линза, формируя диаграмму направленности.

14. Технологические тренды и контекст

Светодиод 19-219 представляет собой зрелую технологию SMD светодиодов. Текущие отраслевые тенденции в индикаторных светодиодах продолжают фокусироваться на нескольких областях, актуальных для этого продукта: дальнейшая миниатюризация (например, корпуса 1005, 0402), повышение световой отдачи (больше светового выхода на единицу электрической мощности) и повышение надежности в жестких условиях (более высокая температура, влажность). Также наблюдается сильная тенденция к расширению спектральных вариантов в рамках одного размера корпуса и улучшению постоянства цвета за счет более жесткого бининга. Соответствие экологическим нормам (Halogen-Free, REACH), подчеркнутое в этой спецификации, теперь является стандартным ожиданием для компонентов, продаваемых на мировых рынках, что отражает реакцию отрасли на регуляторные и экологические требования.