Техническая спецификация SMD светодиода 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - Размер 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.75-2.35В - Цвет Ярко-желтый

1. Обзор продукта

19-21/Y2C-CP1Q2B/3T — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, разработанный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров и надежной работы. Этот компонент использует полупроводниковый чип AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для получения яркого желтого света. Светодиод заключен в корпус из прозрачной смолы, что улучшает светоизлучение и обеспечивает защиту от окружающей среды. Его основные преимущества включают значительно уменьшенную площадь по сравнению с традиционными светодиодами в свинцовых корпусах, что позволяет достичь более высокой плотности монтажа на печатных платах (PCB), снизить требования к хранению и, в конечном итоге, способствует миниатюризации конечного оборудования. Легкая конструкция также делает его идеальным для портативных и миниатюрных применений.

1.1 Ключевые особенности и соответствие

• Упакован на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, для совместимости с автоматическим оборудованием для монтажа.
• Предназначен для использования со стандартными процессами пайки инфракрасным (ИК) нагревом и пайки в парах.
• Монохромный тип, излучающий яркий желтый свет.
• Изготовлен из материалов, не содержащих свинец.
• Продукт соответствует директиве RoHS (Ограничение использования опасных веществ).
• Соответствие регламенту ЕС REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).
• Конструкция без галогенов, с ограничениями по брому (Br) и хлору (Cl) на уровне <900 ppm каждый и <1500 ppm в сумме.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Это максимальный импульсный прямой ток, допустимый только при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Критически важен для приложений, связанных с кратковременными вспышками высокой интенсивности.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Максимальная мощность, которую устройство может рассеять в виде тепла, рассчитывается как прямое напряжение (VF), умноженное на прямой ток (IF).
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Этот параметр указывает на чувствительность светодиода к статическому электричеству. Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от ESD.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температур окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Для пайки оплавлением указана пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C в течение не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют производительность светодиода в нормальных рабочих условиях, обычно измеряются при Ta=25°C и IF=20мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 45.0 мкд до максимум 112.0 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне в зависимости от кода сортировки (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):Приблизительно 100 градусов. Это полный угол, при котором сила света составляет половину интенсивности при 0 градусах (на оси).
• Пиковая длина волны (λp):Обычно около 591 нм. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности достигает максимума.
• Доминирующая длина волны (λd):Диапазон от 585.5 нм до 591.5 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая соответствует цвету света светодиода.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 15 нм. Это ширина спектра на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM).
• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.75 В до 2.35 В. Падение напряжения на светодиоде при работе на указанном прямом токе.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

Важные примечания:Допуски указаны как ±11% для силы света, ±1нм для доминирующей длины волны и ±0.1В для прямого напряжения. Параметр обратного напряжения применяется только к условиям тестирования IR.

3. Объяснение системы сортировки

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

3.1 Сортировка по силе света

Корзины определяют минимальную и максимальную силу света при IF=20мА.

P1: 45.0 - 57.0 мкд

P2: 57.0 - 72.0 мкд

Q1: 72.0 - 90.0 мкд

Q2: 90.0 - 112.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Корзины определяют постоянство цвета.

D3: 585.5 - 588.5 нм

D4: 588.5 - 591.5 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Корзины помогают в проектировании схем для регулирования тока.

0: 1.75 - 1.95 В

1: 1.95 - 2.15 В

2: 2.15 - 2.35 В

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, важных для проектирования.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Небольшое увеличение напряжения сверх порога включения вызывает большое увеличение тока. Это подчеркивает критическую необходимость использования токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока в схеме применения для предотвращения теплового разгона и выхода устройства из строя.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Кривая обычно показывает постепенное снижение интенсивности от низких температур до примерно 25°C, за которым следует более выраженное снижение при более высоких температурах окружающей среды. Это необходимо учитывать в конструкциях, где светодиод работает в условиях повышенных температур, чтобы обеспечить достаточную яркость.

4.3 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Эффективность (люмен на ватт) часто достигает пика при токе ниже абсолютного максимального значения. Работа выше этой оптимальной точки снижает эффективность и генерирует больше тепла.

4.4 Спектральное распределение

График отображает относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывая один пик в желтой области (~591 нм) с типичной шириной 15 нм, что подтверждает его монохроматическую природу.

4.5 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение света. Корпус 19-21 обычно демонстрирует ламбертовую или близкую к ламбертовой диаграмму, обеспечивая широкий равномерный угол обзора, подходящий для индикаторов и подсветки.

4.6 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры окружающей среды максимальный безопасный ток должен быть уменьшен, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах и предотвратить ускоренную деградацию.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 19-21 имеет компактный прямоугольный форм-фактор. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают длину корпуса примерно 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.8 мм. Корпус имеет два вывода анода и катода на нижней стороне для пайки. На корпусе четко обозначена маркировка катода, что критически важно для правильной ориентации на печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Защита по току

Внешний токоограничивающий механизм (резистор или драйверная микросхема) обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что незначительные колебания напряжения питания могут вызвать большие скачки тока, приводящие к мгновенному отказу.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем.

- Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.

- После вскрытия неиспользованные светодиоды следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.

- "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).

- Если время жизни на производстве превышено или осушитель указывает на проникновение влаги, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов для предотвращения повреждения типа "попкорн".

6.3 Профиль пайки оплавлением

Указан профиль пайки оплавлением без свинца:

- Предварительный нагрев: 150-200°C в течение 60-120 секунд.

- Время выше температуры ликвидуса (217°C): 60-150 секунд.

- Пиковая температура: максимум 260°C, не более 10 секунд.

- Скорость нагрева: максимум 6°C/сек до 255°C.

- Скорость охлаждения: максимум 3°C/сек.

- Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.4 Ручная пайка и переделка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ≤350°C, нагревайте каждый вывод в течение ≤3 секунд и используйте паяльник мощностью ≤25Вт. Обеспечьте интервал охлаждения не менее 2 секунд между выводами. Переделка настоятельно не рекомендуется. Если это неизбежно, для удаления следует использовать паяльник с двумя жалами, чтобы одновременно нагревать оба вывода и избежать механического напряжения на корпусе. Всегда проверяйте работоспособность устройства после любой переделки.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации ленты и катушки

Компоненты поставляются в тисненой несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Каждая катушка содержит 3000 штук. Приведены подробные размеры карманов несущей ленты и катушки для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

- CPN:Номер детали заказчика (если назначен).

- P/N:Номер детали производителя (например, 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:Количество штук на катушке.

- CAT:Код корзины силы света (например, P1, Q2).

- HUE:Код корзины цветности/доминирующей длины волны (например, D3, D4).

- REF:Код корзины прямого напряжения (например, 0, 1, 2).

- LOT No:Номер производственной партии для отслеживания качества.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для подсветки символов, переключателей и небольших областей на приборных панелях, панелях управления и потребительской электронике.
• Индикаторы состояния:Идеально подходят для индикаторов питания, подключения или состояния функций в телекоммуникационном оборудовании (телефоны, факсы), сетевом оборудовании и промышленных системах управления.
• Общее назначение индикации:Подходит для любого применения, требующего компактного, яркого желтого визуального сигнала.

8.2 Соображения по проектированию

• Управление током:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vпитания - VF) / IF, где VF следует выбирать из максимального значения в корзине или спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы в наихудших условиях.
• Тепловой менеджмент:Хотя корпус мал, обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия под тепловой площадкой (если применимо) для рассеивания тепла, особенно при работе вблизи предельных значений или при высоких температурах окружающей среды.
• Защита от ESD:Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если светодиод находится в месте, доступном пользователю. Во время обращения и сборки используйте заземленные рабочие места и браслеты.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора делает его подходящим для применений, требующих широкой видимости. Для сфокусированного света могут потребоваться внешние линзы или световоды.

9. Техническое сравнение и дифференциация

19-21/Y2C-CP1Q2B/3T предлагает несколько преимуществ в своей категории:

Преимущество размера:Его площадь 2.0x1.25мм значительно меньше, чем у традиционных сквозных светодиодов 3мм или 5мм, что позволяет создавать более плотные компоновки печатных плат.

Технология материалов:Использование полупроводникового материала AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и отличную чистоту цвета в желто-оранжево-красном спектре по сравнению со старыми технологиями.

Надежность:SMD конструкция и надежная упаковка способствуют хорошей механической стабильности и устойчивости к вибрации.

Соответствие:Полное соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенности делает его подходящим для мировых рынков со строгими экологическими нормами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Какова цель кодов сортировки?

О1: Сортировка обеспечивает постоянство цвета и яркости в пределах производственной партии. Для применений, требующих единообразного внешнего вида (например, массивы из нескольких светодиодов), рекомендуется указывать узкие корзины или заказывать из одной партии.

В2: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника логического питания 3.3В или 5В?

О2: Нет. Вы всегда должны использовать токоограничивающий резистор. Например, при питании 3.3В и типичном VF 2.0В при 20мА, значение резистора будет (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Подойдет стандартный резистор 68 Ом.

В3: Почему существует строгое ограничение в 7 дней "времени жизни на производстве" после вскрытия влагозащитного пакета?

О3: SMD корпуса могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или растрескивание ("эффект попкорна"), что разрушает устройство.

В4: Как определить катод?

О4: На корпусе имеется четкая маркировка катода. На корпусе 19-21 это обычно зеленая полоса, выемка или скошенный угол на стороне вывода катода. Всегда обращайтесь к чертежу габаритных размеров корпуса для конкретной маркировки.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование компактной панели индикаторов состояния с 10 желтыми светодиодами для портативного медицинского устройства.

Этапы проектирования:

1. Проектирование схемы:Используйте общую шину питания 3.3В. Рассчитайте последовательный резистор для наихудшего случая: R = (3.3В - 2.35В_{макс. VF}) / 0.020А = 47.5 Ом. Выберите стандартный резистор 47 Ом, 1/10Вт. Это гарантирует, что ток никогда не превысит 20.2 мА, даже если у светодиода минимальное VF.

2. Размещение на печатной плате:Разместите светодиоды с расстоянием между центрами не менее 5мм для индивидуальной видимости. Включите небольшую медную площадку, соединенную с контактными площадками катода, для помощи в рассеивании тепла. Добавьте контурные линии и маркировку полярности (+ для анода, - или символ катода для катода) на шелкографии для ясности при сборке.

3. Сборка:Закажите все светодиоды из одной корзины силы света (например, Q1) и одной корзины доминирующей длины волны (например, D4), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет. Запланируйте сборку печатной платы так, чтобы светодиоды использовались сразу после вскрытия влагозащитного пакета.

4. Тестирование:Проверьте прямое напряжение и световой выход образца с панели в заданных рабочих условиях.

12. Принцип работы

Излучение света в этом светодиоде основано на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе, сделанном из AlGaInP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в желтом спектре (~591 нм). Прозрачная эпоксидная смола-герметик защищает чип, обеспечивает механическую поддержку и формирует диаграмму направленности светового излучения.

13. Технологические тренды

Тренд в SMD светодиодах, таких как серия 19-21, продолжается в направлении:

Повышения эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и дизайне чипов дают больше люмен на ватт (лм/Вт), снижая энергопотребление при том же световом потоке.

Миниатюризации:Разрабатываются еще меньшие размеры корпусов (например, 1.0x0.5мм) для сверхкомпактных устройств.

Повышения надежности:Улучшенные материалы и процессы упаковки приводят к увеличению срока службы и лучшей производительности при высоких температуре и влажности.

Интеллектуальной интеграции:На более широком рынке наблюдается рост светодиодов со встроенными драйверами или управляющими схемами, хотя стандартные дискретные компоненты, такие как 19-21, остаются необходимыми для экономически эффективных массовых применений в индикации и подсветке.