Техническая документация на SMD светодиод 19-21/S2C-AL2M2VY/3T - Размер 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.7-2.2В - Цвет Ярко-оранжевый

1. Обзор продукта

19-21/S2C-AL2M2VY/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), использующий технологию чипа AlGaInP для излучения ярко-оранжевого света. Этот компонент предназначен для современных компактных электронных сборок, предлагая значительные преимущества в использовании площади платы и процессах автоматизированного производства.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество этого светодиода — его миниатюрные размеры. Будучи значительно меньше традиционных светодиодов в выводном корпусе, он позволяет проектировать печатные платы (ПП) меньшего размера, повышать плотность компоновки компонентов, сокращать требования к складскому пространству и, в конечном итоге, создавать более компактное конечное оборудование. Его легкая конструкция также делает его идеальным выбором для применений, где размер и вес являются критическими ограничениями.

Этот светодиод монохромный, 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). Поставляется на 8-мм ленте в катушках диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве электроники. Компонент также совместим с процессами групповой пайки оплавлением как инфракрасным, так и паровым методом.

2. Технические характеристики и детальный разбор

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Кривая показывает единственный доминирующий пик с центром около 611 нм, что характерно для оранжевых светодиодов на основе AlGaInP. Узкая ширина спектра (обычно 17 нм) обеспечивает насыщенный, чистый оранжевый цвет._F):25мА (постоянный).
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА (при скважности 1/10 и частоте 1кГц). Этот параметр относится только к импульсному режиму работы.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000В. Это указывает на средний уровень чувствительности к ESD; требуются соответствующие процедуры обращения.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Устройство рассчитано на применение в промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Для групповой пайки оплавлением указана максимальная 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 измерены при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (T_a) 25°C и прямой ток (I_F) 5мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):Диапазон от минимум 14.5 мкд до максимум 28.5 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне. Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):Угол половинной яркости обычно составляет 100 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности.
• Пиковая длина волны (λ_p):Обычно 611 нм.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Диапазон от 600.5 нм до 612.5 нм с допуском ±1 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет.
• Спектральная ширина (Δλ):Обычно 17 нм, измеренная на половине пиковой интенсивности (полная ширина на половине максимума).
• Прямое напряжение (V_F):Диапазон от 1.70В до 2.20В при I_F=5мА, с допуском ±0.05В.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5В.Важное примечание:Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения; это условие испытания предназначено только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы бинов

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

3.1 Биннинг по силе света

Биннинг при I_F= 5мА.

• L2:от 14.5 мкд до 18.0 мкд
• M1:от 18.0 мкд до 22.5 мкд
• M2:от 22.5 мкд до 28.5 мкд

3.2 Биннинг по доминирующей длине волны

Биннинг при I_F= 5мА.

• D8:от 600.5 нм до 603.5 нм
• D9:от 603.5 нм до 606.5 нм
• D10:от 606.5 нм до 609.5 нм
• D11:от 609.5 нм до 612.5 нм

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Биннинг при I_F= 5мА.

• 19:от 1.70В до 1.80В
• 20:от 1.80В до 1.90В
• 21:от 1.90В до 2.00В
• 22:от 2.00В до 2.10В
• 23:от 2.10В до 2.20В

Код "19-21" в обозначении компонента, вероятно, ссылается на конкретные бины из этих категорий (например, бин V_F19-21).

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены несколько типичных характеристических кривых, которые имеют решающее значение для проектирования.

4.1 Спектральное распределение

The curve shows a single, dominant peak centered around 611 nm, which is characteristic of AlGaInP-based orange LEDs. The narrow bandwidth (typically 17 nm) results in a saturated, pure orange color.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая, как правило, линейна при низких токах, но демонстрирует эффекты насыщения с увеличением тока. Она необходима для определения тока накачки, необходимого для достижения желаемого уровня яркости.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Сила света уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Эта кривая критически важна для применений, работающих в широком температурном диапазоне, так как позволяет разработчикам снижать ожидаемую выходную мощность или компенсировать её в схеме управления.

4.4 Кривая снижения прямого тока

На этом графике показан максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. При повышении температуры максимальный ток должен быть уменьшен, чтобы оставаться в пределах рассеиваемой мощности устройства и предотвратить тепловой разгон.

4.5 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика)

Эта стандартная диодная кривая показывает экспоненциальную зависимость. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть немного уменьшается с увеличением температуры перехода.

4.6 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма подтверждает широкую, ламбертовскую диаграмму направленности с типичным углом обзора 100 градусов, обеспечивая равномерное освещение на большой площади.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 19-21 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1 мм, если не указано иное) включают размер корпуса примерно 2.0 мм в длину и 1.25 мм в ширину, с высотой около 0.8 мм. Подробный чертеж определяет расположение контактных площадок, высоту установки и положение метки катода.

5.2 Определение полярности

Четкая метка катода указана на корпусе и на габаритном чертеже. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Ограничение тока

Обязательно:Внешний токоограничивающий резистор или источник постоянного тока всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение светодиода имеет резкий изгиб; небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем.

1. Не вскрывайте пакет до момента готовности к использованию.
2. После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
3. "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).
4. Если время воздействия превышено или индикатор осушителя изменил цвет, компоненты должны быть прогреты при 60°C ±5°C в течение 24 часов перед групповой пайкой оплавлением, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн".

6.3 Профиль групповой пайки оплавлением

Указан профиль для бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (TAL):Выше 217°C в течение 60-150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, удерживается не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

Групповую пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не деформируйте ПП после пайки.

6.4 Ручная пайка и перемонтаж

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала <350°C, нагревайте каждый вывод ≤3 секунд и используйте паяльник мощностью <25Вт. Обеспечьте интервал охлаждения >2 секунд между выводами. Перемонтаж настоятельно не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и снятия компонента, чтобы избежать повреждения контактных площадок. Всегда проверяйте работоспособность светодиода после любого перемонтажа.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация катушки и транспортной ленты

Светодиоды поставляются в формованной транспортной ленте на катушках диаметром 7 дюймов. Ширина ленты 8 мм. Каждая катушка содержит 3000 штук. Подробные размеры карманов транспортной ленты и катушки приведены в технической документации.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых полей:

• CPN:Номер продукта заказчика
• P/N:Номер продукта производителя (например, 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:Количество в упаковке
• CAT:Ранг силы света (код бина, например, M1)
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (код бина, например, D10)
• REF:Ранг прямого напряжения (код бина, например, 20)
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Автомобильный салон:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсах и сетевом оборудовании.
• Потребительская электроника:Плоская подсветка для небольших ЖК-дисплеев, подсветка переключателей и символические индикаторы.
• Общее индикаторное применение:Индикация состояния питания, режима работы и сигналы тревоги в самых различных электронных устройствах.

8.2 Вопросы проектирования

1. Схема управления:Всегда реализуйте источник постоянного тока или источник напряжения с последовательным резистором. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_Fследует выбирать из максимального значения бина (2.2В) для надежного проектирования.
2. Тепловой менеджмент:Хотя мощность невелика, обеспечьте достаточную площадь медной разводки на ПП или тепловые переходные отверстия под контактными площадками светодиода, если работа ведется при высокой температуре окружающей среды или близко к максимальному току, чтобы помочь рассеять тепло и сохранить стабильность светового потока.
3. Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 100 градусов делает его подходящим для применений, требующих освещения большой площади без вторичной оптики. Для сфокусированных лучей может потребоваться линза.
4. Защита от ESD:Включите защитные диоды от ESD на чувствительных сигнальных линиях, если светодиод находится в месте, доступном пользователю, так как устройство имеет рейтинг 2кВ по модели HBM.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями светодиодов в выводных корпусах, SMD светодиод 19-21 предлагает:

• Уменьшение размеров:Значительно меньшая занимаемая площадь и высота.
• Эффективность производства:Позволяет полностью автоматизированную высокоскоростную сборку.
• Производительность:Технология AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета в оранжево-красном спектре.
• Надежность:Прочная SMD конструкция, как правило, более устойчива к вибрации и механическим ударам, чем устройства с проволочными выводами на рамке.

По сравнению с некоторыми другими SMD оранжевыми светодиодами, конкретная структура бинов (Сила света, Доминирующая длина волны, Прямое напряжение) этой модели позволяет добиться более точного согласования цвета и яркости на системном уровне, когда несколько светодиодов используются в массиве.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λ_p) — это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна. Доминирующая длина волны (λ_d) — это длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. Для светодиодов с симметричным спектром они часто близки, но λ_dболее актуальна для спецификации цвета.

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

О: Да, абсолютный максимальный постоянный прямой ток составляет 25мА, поэтому 20мА соответствует спецификации. Однако вы должны обратиться к кривой снижения тока, если температура окружающей среды значительно выше 25°C, и обеспечить надлежащий теплоотвод.

В: Почему номинальное обратное напряжение всего 5В?

О: Этот светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Рейтинг 5В — это условие испытания для измерения тока утечки (I_R). При проектировании схемы вы должны гарантировать, что на светодиод никогда не подается обратное напряжение, как правило, обеспечивая его правильную ориентацию или устанавливая защитный диод параллельно (встречно-параллельно), если это необходимо по применению.

В: Как расшифровать обозначение компонента 19-21/S2C-AL2M2VY/3T?

О: Хотя полная расшифровка может быть собственностью производителя, общий шаблон таков: "19-21", вероятно, указывает на диапазон бинов прямого напряжения, "S2C" может относиться к размеру/стилю корпуса (2.0x1.25мм), "AL2M2VY", вероятно, кодирует материал чипа (AlGaInP), цвет (Ярко-оранжевый) и другие атрибуты, а "3T" может указывать на упаковку в ленте на катушке.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование кластера из трех оранжевых индикаторов состояния для потребительского устройства, питаемого от шины 5В. Цель — равномерная яркость и цвет.

Шаги проектирования:

1. Выбор тока:Выберите I_F= 10мА для хорошего баланса яркости и долговечности, что значительно ниже максимума в 25мА.
2. Расчет напряжения:Используйте максимальное V_Fиз документации (2.20В) для консервативного проектирования. Последовательный резистор R = (5В - 2.20В) / 0.010А = 280Ом. Ближайшие стандартные значения ряда E24 — 270Ом или 300Ом. Выбор 270Ом дает I_F≈ (5-2.2)/270 = 10.37мА.
3. Мощность на резисторе:P = I²R = (0.01037)²* 270 ≈ 0.029Вт. Стандартный резистор на 1/10Вт (0.1Вт) более чем достаточен.
4. Обеспечение однородности:Для достижения однородного внешнего вида укажите строгие требования к бинам при заказе: запросите все светодиоды из одного бина доминирующей длины волны (например, D10) и одного бина силы света (например, M1). Использование отдельных резисторов для каждого светодиода (а не одного резистора для всех, включенных параллельно) компенсирует небольшие вариации V_Fи обеспечивает равный ток.
5. Компоновка:Разместите светодиоды с достаточным интервалом, чтобы предотвратить тепловую связь. Следуйте рекомендуемой разводке контактных площадок из габаритного чертежа для надежной пайки.

12. Введение в технологический принцип

Светодиод 19-21 основан на полупроводниковом материале AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Этот сложный полупроводник позволяет осуществлять прямое инженерирование запрещенной зоны, необходимое для эффективного излучения света в оранжевой, красной и желтой областях спектра. При приложении прямого напряжения к p-n переходу электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретное соотношение алюминия, галлия и индия в кристаллической решетке определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света. Прозрачная смола-заливка защищает чип и действует как первичная линза, формируя излучаемый свет в широкую диаграмму направленности.

13. Тенденции и развитие отрасли

Рынок SMD светодиодов, таких как 19-21, продолжает развиваться. Ключевые тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне чипов приводят к повышению световой отдачи (больше светового потока на ватт), что позволяет использовать меньшие токи накачки и снижать энергопотребление системы.
• Миниатюризация:Стремление к уменьшению устройств ведет к еще меньшим размерам корпусов, чем у 19-21 (например, метрические размеры 1608, 1005), при сохранении или улучшении производительности.
• Повышенная надежность и срок службы:Улучшения в материалах корпуса, методах крепления кристалла и проволочном монтаже (или flip-chip конструкциях) увеличивают срок службы и улучшают работу в условиях высокой температуры и влажности.
• Интеллектуальная интеграция:Более широкая тенденция включает интеграцию схем управления, таких как источники постоянного тока или даже адресуемые контроллеры (например, WS2812), непосредственно в корпус светодиода, упрощая системное проектирование для сложных световых эффектов.
• Устойчивое развитие:Фокус на бесгалогенные, бессвинцовые и соответствующие REACH материалы, как видно в этой документации, является стандартным отраслевым требованием, обусловленным глобальными экологическими нормами.

Хотя фундаментальная технология AlGaInP для оранжевого/красного цвета является зрелой, эти тенденции в области корпусов и интеграции гарантируют, что такие компоненты, как 19-21, остаются актуальными и со временем улучшаются.