Техническая документация на SMD светодиод 19-223/R7G6C-A01/2T - Корпус 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 2.0-2.4В - Многоцветный

1. Обзор продукта

19-223 — это компактный многоцветный SMD светодиод, предназначенный для современных электронных приложений, требующих высокой плотности монтажа и надёжной работы. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, позволяя создавать более компактные, лёгкие и эффективные конечные продукты.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество SMD светодиода 19-223 — его миниатюрные размеры. Значительно уменьшенный размер по сравнению с выводными компонентами позволяет проектировать более компактные печатные платы, повышать плотность монтажа компонентов, сокращать требования к складскому пространству и, в конечном итоге, создавать более миниатюрное оборудование. Его лёгкая конструкция также делает его идеальным для портативных и миниатюрных применений, где вес является критическим фактором.

1.2 Целевые рынки и области применения

Этот светодиод универсален и предназначен для нескольких ключевых областей применения:

• Автомобилестроение и приборы:Подсветка индикаторов и переключателей на приборной панели.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Потребительская электроника:Равномерная подсветка жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), подсветка переключателей и символов.
• Общее индикаторное применение:Надёжное решение для широкого спектра потребностей в индикации состояния в различных отраслях.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен подробный объективный анализ ключевых технических параметров светодиода, определённых в спецификации.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Работа в этих условиях или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Это относительно низкое значение, подчёркивающее, что данный светодиод не предназначен для работы в обратном смещении и требует защиты в схемах, где может возникнуть обратное напряжение.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА для кристаллов R7 (Тёмно-красный) и G6 (Яркий жёлто-зелёный).
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА (скважность 1/10 @ 1кГц). Это позволяет использовать кратковременные импульсы более высокого тока, что полезно для мультиплексирования или достижения более высокой мгновенной яркости.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Этот параметр в сочетании с прямым напряжением определяет максимальный устойчивый прямой ток при заданных тепловых условиях.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000В. Это указывает на умеренный уровень устойчивости к ESD, но стандартные меры предосторожности при обращении с ESD по-прежнему необходимы во время сборки.
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +90°C (хранение). Этот широкий диапазон обеспечивает надёжность в суровых условиях.
• Температура пайки:Совместим с пайкой оплавлением (пик 260°C, макс. 10 сек) и ручной пайкой (350°C, макс. 3 сек).

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и I_F=20мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):18.0 - 72.0 мкд (диапазон Мин - Макс). Типичное значение находится в этом диапазоне сортировки (см. Раздел 3). Допуск составляет ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично). Этот широкий угол обзора подходит для применений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны (λ_p):R7: 639 нм (типично), G6: 575 нм (типично). Определяет спектральный пик излучаемого света.
• Доминирующая длина волны (λ_d):R7: 631 нм (типично), G6: 573 нм (типично). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, тесно связанная с цветом.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20 нм (типично) для обоих. Указывает на спектральную чистоту излучаемого цвета.
• Прямое напряжение (V_F):2.00В (типично), 2.40В (макс.). Это низкое прямое напряжение полезно для маломощных и работающих от батареи устройств.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В.

3. Объяснение системы сортировки

Световой выход светодиодов варьируется от единицы к единице. Система сортировки используется для категоризации компонентов на основе ключевых параметров производительности.

3.1 Сортировка по силе света

Оба кристалла R7 и G6 сортируются на три группы по силе света (M, N, P) при токе I_F=20мА:

• Группа M:18.0 - 28.5 мкд
• Группа N:28.5 - 45.0 мкд
• Группа P:45.0 - 72.0 мкд

Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с согласованными уровнями яркости для своего применения, обеспечивая равномерный внешний вид в многосветодиодных массивах.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены типичные характеристические кривые, которые имеют решающее значение для понимания поведения светодиода в различных рабочих условиях.

4.1 Зависимость силы света от прямого тока

Кривая показывает нелинейную зависимость. Хотя сила света обычно увеличивается с ростом тока, эффективность (люмен на ватт) может снижаться при более высоких токах из-за увеличения тепловыделения. Работа вблизи максимального постоянного тока (25мА) требует тщательного управления тепловым режимом.

4.2 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Сила света уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Это тепловое снижение параметров является критически важным соображением при проектировании, особенно для применений в высокотемпературных средах или когда светодиод работает на высоких токах. Кривая снижения прямого тока предоставляет максимально допустимый ток при повышенных температурах, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности.

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

Эта экспоненциальная кривая является фундаментальной. Светодиод начинает проводить ток и излучать свет при определённом пороговом напряжении (~1.8В для этих устройств). Небольшое увеличение напряжения за этой точкой вызывает большое увеличение тока. Это подчёркивает необходимость использования токоограничивающего резистора или драйвера постоянного тока для предотвращения теплового разгона.

4.4 Спектральное распределение

Графики показывают относительное спектральное распределение мощности. Кристалл R7 излучает в красной области (~639нм пик), а кристалл G6 излучает в жёлто-зелёной области (~575нм пик). Полоса пропускания 20нм указывает на умеренно насыщенные цвета.

4.5 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма подтверждает угол обзора 130 градусов, показывая почти ламбертову диаграмму излучения, где интенсивность максимальна при 0° (перпендикулярно кристаллу) и уменьшается к краям.

5. Механическая информация и данные по корпусу

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет компактный SMD корпус. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают размер корпуса примерно 2.0мм в длину, 1.25мм в ширину и 0.8мм в высоту. В спецификации представлен подробный чертёж размеров, включая расположение контактных площадок, что необходимо для проектирования посадочного места на печатной плате.

5.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается маркировкой на корпусе или скошенным углом, как показано на размерном чертеже. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке

Компонент совместим с инфракрасными и парофазными процессами оплавления. Рекомендуемый бессвинцовый профиль включает: стадию предварительного нагрева (150-200°C в течение 60-120с), время выше температуры ликвидуса (217°C в течение 60-150с), максимальную пиковую температуру 260°C не более 10 секунд и контролируемые скорости охлаждения. Оплавление не должно выполняться более двух раз.

6.2 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем. Меры предосторожности критически важны:

• Не вскрывайте пакет до готовности к использованию.
• После вскрытия используйте в течение 168 часов (7 дней) при хранении при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Если время воздействия превышено, перед пайкой требуется термообработка (60±5°C в течение 24 часов), чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн" во время оплавления.

6.3 Меры предосторожности при проектировании

• Ограничение тока:Внешний последовательный резистор обязателен для установки рабочего тока. Крутая ВАХ означает, что небольшое увеличение напряжения может вызвать разрушительный всплеск тока.
• Механические нагрузки:Избегайте приложения нагрузок к корпусу светодиода во время пайки или обработки платы. Не деформируйте печатную плату после сборки.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Спецификации на ленту и катушку

Продукт поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Каждая катушка содержит 2000 штук. Подробные размеры несущей ленты и катушки приведены в спецификации.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке включает коды для:

• Номер изделия (P/N)
• Количество в упаковке (QTY)
• Ранг силы света (CAT)
• Ранг цветности и доминирующей длины волны (HUE)
• Ранг прямого напряжения (REF)
• Номер партии (LOT No.)

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

8.1 Типовые схемы включения

Самая базовая схема управления состоит из источника напряжения (V_CC), токоограничивающего резистора (R_S) и светодиода, включённых последовательно. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Для стабильной яркости при изменении температуры и напряжения питания рекомендуется драйвер постоянного тока.

8.2 Тепловой режим

Несмотря на малые размеры, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 60мВт). Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате, подключённую к тепловой площадке светодиода (если применимо) или окружающему слою земли, чтобы действовать как радиатор, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или высоких токах.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 130 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, световодов), если необходим более сфокусированный луч. Прозрачный цвет смолы корпуса подходит для применений, где желателен истинный цвет кристалла.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Светодиод 19-223 отличается сочетанием очень малого форм-фактора, доступностью в двух различных цветах (красный и жёлто-зелёный) с одинаковым посадочным местом и соответствием современным экологическим стандартам (RoHS, REACH, безгалогенный). По сравнению с более крупными светодиодами он позволяет значительно экономить место. Использование материала AlGaInP для обоих цветов обеспечивает хорошую световую отдачу.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О: Прямое напряжение относительно стабильно, но ток увеличивается экспоненциально при небольшом увеличении напряжения выше порогового. Без резистора ток может быстро превысить максимальный рейтинг (25мА) и разрушить светодиод.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника питания логики 3.3В или 5В?

О: Да, но вы должны рассчитать соответствующий последовательный резистор. Например, при питании 3.3В и целевом токе I_F20мА, используя типичное V_F2.0В: R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Подойдёт стандартный резистор 68 Ом.

В: Что означает "допуск ±11%" на силу света для моего проекта?

О: Это означает, что отдельные светодиоды, даже из одной группы, могут отличаться по яркости до 11% от номинального значения группы. Для применений, требующих равномерного внешнего вида (например, массивы подсветки), может потребоваться выбор более узких групп или реализация калибровки тока.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование компактной панели индикации состояния с четырьмя светодиодами (два красных, два зелёных) для портативного устройства, питаемого от литий-ионного аккумулятора 3.7В.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока:Выберите I_F= 15 мА для баланса хорошей яркости и более низкого энергопотребления, продлевая срок службы батареи.
2. Расчёт резистора:Предполагая наихудший случай V_F= 2.4В. R_S= (3.7В - 2.4В) / 0.015А ≈ 86.7 Ом. Используйте стандартный резистор 91 Ом или 100 Ом.
3. Разводка печатной платы:Разместите светодиоды с правильной полярностью. Включите небольшую медную заливку, подключённую к катодным площадкам, чтобы способствовать рассеиванию тепла.
4. Проверка теплового режима:Мощность на один светодиод: P = V_F* I_F≈ 2.0В * 0.015А = 30мВт, что значительно ниже максимума в 60мВт. Суммарно для четырёх светодиодов — 120мВт, что управляемо на небольшой плате.
5. Хранение/Сборка:Запланируйте сборку печатной платы так, чтобы использовать катушки со светодиодами в течение 7 дней после вскрытия влагозащитных пакетов.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-типа материала рекомбинируют с дырками из p-типа материала в активной области. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещённой зоны используемого полупроводникового материала. 19-223 использует материал AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), который является эффективным излучателем в спектре от красного до жёлто-зелёного.

13. Тенденции развития технологий

Эволюция SMD светодиодов, таких как 19-223, следует нескольким чётким отраслевым тенденциям: непрерывная миниатюризация для создания всё более компактных конечных продуктов, улучшение световой отдачи (больше светового потока на ватт электрической мощности), повышение надёжности и долговечности, а также строгое соблюдение экологических норм (безгалогенные, RoHS). Стремление к более высокой плотности упаковки стимулирует прогресс в области теплового управления на уровне корпуса и более точных систем сортировки для обеспечения согласованности цвета и яркости в автоматизированном крупносерийном производстве.