Техническая спецификация SMD светодиода 19-213 Яркий желто-зеленый - Корпус 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 2.0В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

19-213 — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных устройств. Он использует полупроводниковый чип AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для получения яркого желто-зеленого свечения. Основное преимущество компонента — его миниатюрные габариты, которые позволяют значительно уменьшить размер печатной платы (ПП) и общие габариты оборудования. Его легкая конструкция также делает его подходящим для применений, где критически важны ограничения по пространству и весу. Светодиоды поставляются на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Это монохромный, бессвинцовый компонент, соответствующий основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Подробный разбор технических характеристик

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется. Предельные параметры указаны для температуры окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Непрерывный прямой ток (IF) не должен превышать 25 мА. Для импульсного режима допускается пиковый прямой ток (IFP) 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — 60 мВт. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) 2000В согласно модели человеческого тела (HBM). Диапазон рабочих 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. Для пайки указан профиль оплавления с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд или ручная пайка при 350°C не более 3 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Типичные параметры измерены при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА. Сила света (Iv) имеет типичный диапазон, определяемый кодами бинов, с минимумом 45.0 мкд и максимумом 112.0 мкд. Угол обзора (2θ1/2), при котором интенсивность составляет половину осевого значения, составляет широкие 120 градусов. Пиковая длина волны (λp) обычно равна 575 нм, а доминирующая длина волны (λd) варьируется от 569.5 нм до 577.5 нм и классифицируется по конкретным бинам. Спектральная ширина полосы (Δλ) составляет примерно 20 нм. Прямое напряжение (VF) обычно равно 2.0В с максимумом 2.35В. Обратный ток (IR) максимально составляет 10 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5В. Крайне важно отметить, что устройство не предназначено для работы в обратном смещении; номинал VR указан только для условий тестирования при измерении IR.

3. Объяснение системы бинов

Для обеспечения стабильности яркости и цвета светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

3.1 Биннинг по силе света

Световой поток классифицируется на четыре бина (P1, P2, Q1, Q2) при измерении при IF=20мА. Бин P1 охватывает от 45.0 до 57.0 мкд, P2 — от 57.0 до 72.0 мкд, Q1 — от 72.0 до 90.0 мкд, а Q2 — от 90.0 до 112.0 мкд. Допуск по силе света составляет ±11%.

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Цвет, определяемый доминирующей длиной волны, сортируется на четыре бина (C16, C17, C18, C19) при IF=20мА. Бин C16 находится в диапазоне от 569.5 до 571.5 нм, C17 — от 571.5 до 573.5 нм, C18 — от 573.5 до 575.5 нм, а C19 — от 575.5 до 577.5 нм. Для доминирующей длины волны поддерживается жесткий допуск ±1нм.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, необходимых для проектирования схем и управления температурным режимом.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с ростом прямого тока. Зависимость нелинейна, и разработчики должны обращаться к этому графику для выбора соответствующего рабочего тока для желаемой яркости, следя за тем, чтобы не превысить предельные эксплуатационные параметры.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Этот график иллюстрирует тепловое снижение светового выхода. С ростом температуры окружающей среды световая отдача уменьшается. Это критически важно для применений, работающих в условиях повышенных температур, так как может потребовать оптической или электрической компенсации.

4.3 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) является основополагающей для проектирования схемы ограничения тока. Она показывает экспоненциальную зависимость, помогая рассчитать необходимое значение последовательного резистора или параметры драйвера постоянного тока.

4.4 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения мощности подтверждает монохроматическую природу светодиода, показывая единственный пик с центром около 575 нм, что определяет его яркий желто-зеленый цвет.

4.5 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма изображает пространственное распределение интенсивности света. Здесь подтверждается угол обзора 120°, показывая близкую к ламбертовой диаграмму направленности, подходящую для широкоугольного освещения.

4.6 Кривая снижения прямого тока

Это, пожалуй, самый важный график для надежности. Он показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры максимальный ток должен быть уменьшен, чтобы оставаться в пределах безопасной рабочей области устройства и лимитов рассеиваемой мощности.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет компактный SMD-корпус. Ключевые размеры включают длину корпуса 2.0 мм, ширину 1.25 мм и высоту 0.8 мм. Анодный и катодный выводы четко обозначены. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм. Чертеж размеров необходим для создания посадочного места (площадки) на печатной плате в CAD-программе.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой пайки необходимо соблюдать определенный температурный профиль. Зона предварительного нагрева должна быть между 150°C и 200°C в течение 60-120 секунд. Время выше температуры ликвидуса припоя (217°C) должно составлять 60-150 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время в пределах 5°C от этого пика должно быть не более 10 секунд. Максимальная скорость нагрева — 3°C/сек, максимальная скорость охлаждения — 6°C/сек. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта на один вывод не должно превышать 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25Вт). Между пайкой каждого вывода следует выдерживать минимальный интервал в 2 секунды, чтобы предотвратить тепловой удар.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. Пакет нельзя вскрывать до момента готовности к использованию. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60% и использоваться в течение 168 часов (7 дней). Если этот срок превышен или индикатор осушителя изменил цвет, перед использованием требуется обработка (просушка) при 60±5°C в течение 24 часов.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации катушки и ленты

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте на катушке диаметром 7 дюймов (178 мм). Ширина катушки — 13.0 мм, диаметр ступицы — 44.4 мм. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры кармана несущей ленты разработаны для надежного удержания корпуса размером 2.0x1.25 мм.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на упаковке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта (P/N), количество в упаковке (QTY), ранг силы света (CAT), ранг цветности/доминирующей длины волны (HUE), ранг прямого напряжения (REF) и номер партии (LOT No).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные области применения

Яркий желто-зеленый цвет и широкий угол обзора делают этот светодиод идеальным для индикации состояния и подсветки. Типичные применения включают подсветку приборных панелей и переключателей, индикацию и подсветку клавиатуры в телекоммуникационных устройствах (телефоны, факсы), плоскую подсветку для небольших ЖК-дисплеев и символов, а также универсальные индикаторные применения.

8.2 Вопросы проектирования

Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ означает, что небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, разрушительное увеличение тока. Значение резистора должно быть рассчитано на основе напряжения питания, типичного прямого напряжения светодиода (2.0В) и желаемого рабочего тока (≤25 мА).

Тепловой менеджмент:Несмотря на малый размер корпуса, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 60 мВт), особенно при высоких температурах окружающей среды или в закрытых пространствах. Необходимо обращаться к кривой снижения тока. Достаточная площадь медной обкладки на плате вокруг контактных площадок может помочь в отводе тепла.

Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.

Оптическое проектирование:Угол обзора 120° обеспечивает широкое покрытие. Для сфокусированного света потребуются вторичная оптика (линзы). Прозрачная эпоксидная линза обеспечивает хорошее извлечение света.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми выводными светодиодами, этот SMD-тип предлагает радикально уменьшенную площадь и высоту, что позволяет реализовывать современные миниатюрные конструкции. Технология AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и насыщенный цвет в желто-зеленом спектре. Широкий угол обзора 120° является ключевым преимуществом перед светодиодами с узким углом для применений, требующих широкой видимости. Соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенности гарантирует, что он отвечает строгим глобальным экологическим требованиям для электронной продукции.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я питать этот светодиод без последовательного резистора?

О: Нет. В спецификации явно указано, что небольшое изменение напряжения вызовет большое изменение тока, что приведет к перегоранию. Токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока обязательны.

В: Что произойдет, если я превышу срок в 7 дней после вскрытия влагозащитного пакета?

О: Светодиоды могут впитать влагу, что может вызвать "взрывное" растрескивание или расслоение во время пайки оплавлением. Перед использованием их необходимо просушить при 60±5°C в течение 24 часов.

В: Можно ли использовать его для индикации обратного напряжения?

О: Нет. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении. Номинал обратного напряжения 5В указан только для условий тестирования при измерении тока утечки (IR).

В: Как интерпретировать коды бинов (P1, C17 и т.д.) на этикетке?

О: Эти коды определяют гарантированный диапазон для силы света (P1, P2, Q1, Q2) и доминирующей длины волны (C16-C19). Разработчики должны выбирать соответствующий бин в соответствии с требованиями их приложения к яркости и цветовой стабильности.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование индикатора состояния для портативного потребительского устройства с напряжением питания 3.3В. Цель — четко видимый яркий желто-зеленый свет.

Шаг 1 — Выбор тока:Для средней яркости выбран рабочий ток 15 мА, что значительно ниже максимума в 25 мА.

Шаг 2 — Расчет резистора:Используя закон Ома: R = (V_питания - Vf_светодиода) / I_светодиода. При V_питания = 3.3В, Vf_типичное = 2.0В и I_светодиода = 0.015 А, R = (3.3 - 2.0) / 0.015 = 86.67 Ом. Можно выбрать ближайшее стандартное значение 91 Ом или 82 Ом, слегка скорректировав ток.

Шаг 3 — Мощность резистора:Мощность, рассеиваемая на резисторе P_R = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 Вт. Стандартный резистор мощностью 1/10Вт (0.1Вт) более чем достаточен.

Шаг 4 — Тепловая проверка:Рассеиваемая мощность светодиода P_LED = Vf * I = 2.0В * 0.015А = 30 мВт. Согласно кривой снижения тока, при ожидаемой максимальной температуре окружающей среды 50°C допустимый ток все еще выше 25 мА, поэтому 15 мА безопасны.

Шаг 5 — Разводка печатной платы:Создается посадочное место, соответствующее корпусу 2.0x1.25мм. Небольшие тепловые перемычки к умеренной медной заливке могут помочь при пайке и отводе тепла, не выступая в роли большого радиатора, который может усложнить процесс оплавления.

12. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область состоит из AlGaInP. При приложении прямого напряжения, превышающего встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Здесь они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlGaInP определяет длину волны излучаемого света, в данном случае соответствующую яркому желто-зеленому цвету (~575 нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую стабильность и формирует световой пучок с заданным углом обзора 120 градусов.

13. Технологические тренды

Разработка SMD-светодиодов, таких как 19-213, является частью общей тенденции в электронике к миниатюризации, повышению надежности и автоматизации сборки. Технология AlGaInP представляет собой зрелое и эффективное решение для производства высокоярких красных, оранжевых, желтых и зеленых светодиодов. Продолжающиеся исследования в области полупроводниковых материалов, такие как дальнейшее совершенствование эпитаксиального роста и люминофорного преобразования для более широких спектров, продолжают расширять границы эффективности, цветопередачи и плотности мощности. Кроме того, инновации в области корпусов сосредоточены на улучшении теплового менеджмента для обеспечения более высоких токов при еще меньших габаритах, а также на повышении надежности в жестких условиях окружающей среды. Интеграция драйверной электроники и нескольких цветных кристаллов в единый корпус (например, RGB-светодиоды) — еще одна значительная тенденция, реализуемая благодаря передовой SMD-технологии.