Техническая документация на SMD светодиод 19-21/R6C-FP1Q2L/3T - Размер 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.7-2.3В - Ярко-красный

1. Обзор продукта

19-21/R6C-FP1Q2L/3T — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных устройств. Этот компонент использует полупроводниковый чип AIGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для генерации ярко-красного света. Его основное преимущество заключается в миниатюрных размерах, что позволяет значительно уменьшить размер печатной платы (ПП) и увеличить плотность компоновки компонентов по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе. Это способствует уменьшению общего размера оборудования и снижению требований к хранению. Устройство имеет малый вес, что делает его особенно подходящим для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

Светодиод поставляется на стандартных катушках диаметром 7 дюймов в 8-миллиметровой монтажной ленте, что обеспечивает совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Он предназначен для использования со стандартными процессами пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фаз). Продукт изготавливается как бессвинцовый компонент и соответствует европейским директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ) и REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ). Он также классифицируется как бесгалогенный: содержание брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый, а их общее количество — менее 1500 ppm.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5В. Непрерывный прямой ток (IF) не должен превышать 25 мА. Для импульсного режима допустимый пиковый прямой ток (IFP) составляет 60 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — 60 мВт. Устройство выдерживает электростатический разряд (ESD) 2000В по модели человеческого тела (HBM). Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (Tstg) немного шире: от -40°C до +90°C. Для 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

Электрооптические характеристики являются основными параметрами производительности, измеренными при Ta=25°C и прямом токе (IF) 20 мА, если не указано иное.

• Сила света (Iv):Диапазон от минимум 45 милликандел (мкд) до максимум 112 мкд. Типичное значение находится в этом диапазоне, который дополнительно разделен на конкретные группы (P1, P2, Q1, Q2).
• Угол обзора (2θ1/2):Угол половинной яркости обычно составляет 100 градусов, что указывает на широкий конус обзора.
• Пиковая длина волны (λp):Длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна, обычно составляет 632 нанометра (нм).
• Доминирующая длина волны (λd):Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, в диапазоне от 621 нм до 631 нм, классифицированная по группам FF1 и FF2.
• Спектральная ширина (Δλ):Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности обычно составляет 20 нм.
• Прямое напряжение (VF):Падение напряжения на светодиоде при токе 20 мА составляет от 1,7В до 2,3В, с конкретными группами (L19 – L24), определяющими более узкие диапазоны.
• Обратный ток (IR):Ток утечки при приложении обратного напряжения 5В составляет максимум 10 мкА.

Важные примечания указывают допуски: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1 нм) и Прямое напряжение (±0,05В). Критически важно понимать, что номинальное обратное напряжение 5В предназначено только для тестирования IR; светодиод не предназначен для работы при обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения согласованности в проектировании приложений светодиоды сортируются (группируются) по трем ключевым параметрам: Сила света, Доминирующая длина волны и Прямое напряжение. Код продукта (например, R6C-FP1Q2L/3T) отражает конкретные группы.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются по четырем группам интенсивности:

• P1:45 – 57 мкд
• P2:57 – 72 мкд
• Q1:72 – 90 мкд
• Q2:90 – 112 мкд

Код 'Q2' в номере детали указывает, что это устройство принадлежит к группе с наивысшей интенсивностью.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цветовая однородность контролируется через группы длины волны:

• FF1:621 – 626 нм
• FF2:626 – 631 нм

Код 'FP1', вероятно, соответствует одной из этих спецификаций длины волны.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Для помощи в проектировании схем, особенно при расчете токоограничивающего резистора, светодиоды группируются по прямому напряжению (VF) при 20 мА:

• L19:1.7 – 1.8 В
• L20:1.8 – 1.9 В
• L21:1.9 – 2.0 В
• L22:2.0 – 2.1 В
• L23:2.1 – 2.2 В
• L24:2.2 – 2.3 В

Буква 'L' в номере детали обозначает группу напряжения, а конкретная цифра указывает точную группу.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графические кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные электрооптические характеристические кривые для такого светодиода включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая):Эта нелинейная кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Указанный диапазон VF при 20мА — это одна точка на этой кривой. Конструкторы используют это для определения необходимого напряжения питания и расчета соответствующего последовательного резистора.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I-L кривая):Эта кривая демонстрирует, как световой поток увеличивается с током. Обычно она линейна в рекомендуемом рабочем диапазоне, но насыщается при более высоких токах. Работа при или ниже тестового условия 20мА обеспечивает предсказуемую производительность.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Световой выход светодиодов обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Понимание этого снижения номинальных параметров критически важно для приложений, работающих при высоких температурах окружающей среды или со значительным самонагревом.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, с пиком около 632 нм и типичной шириной полосы 20 нм, подтверждающий ярко-красную цветовую точку.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 19-21 имеет очень компактный форм-фактор. Ключевые размеры (в миллиметрах) включают длину корпуса 2,0 мм, ширину 1,25 мм и высоту 0,8 мм. Подробный чертеж с размерами определяет расположение контактных площадок, контур компонента и место маркировки катода. Все неуказанные допуски составляют ±0,1 мм. Правильная конструкция контактных площадок на ПП в соответствии с техническим описанием необходима для надежной пайки и механической стабильности.

5.2 Идентификация полярности

Устройство имеет маркировку катода, обычно это выемка, зеленая точка или скошенный угол на корпусе. Правильная ориентация во время сборки жизненно важна, так как приложение обратного напряжения может повредить светодиод.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Критическое требование для SMD-компонентов — соблюдение рекомендуемого профиля оплавления. Для этого бессвинцового светодиода:

• Предварительный нагрев:Плавный подъем от окружающей температуры до 150–200°C за 60-120 секунд.
• Выдержка/Оплавление:Время выше 217°C (температура ликвидуса для бессвинцового припоя) должно составлять 60-150 секунд. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 255°C должно быть ограничено максимум 30 секундами.
• Охлаждение:Максимальная скорость охлаждения должна составлять 6°C в секунду.

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз на одном и том же светодиоде, чтобы предотвратить повреждение от термического напряжения.

6.2 Ручная пайка

Если необходим ручной ремонт, необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта с любым выводом не должно превышать 3 секунды. Рекомендуется маломощный паяльник (<25Вт). Для демонтажа рекомендуется использовать двусторонний паяльник для равномерного нагрева обоих выводов и минимизации напряжения на корпусе.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный барьерный пакет с осушителем. Ключевые меры предосторожности:

• Не открывайте пакет до готовности к использованию.
• После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%.
• "Время жизни на производстве" после вскрытия пакета составляет 168 часов (7 дней).
• Если время воздействия превышено или осушитель указывает на насыщение, перед пайкой оплавлением требуется термообработка (прокаливание) при 60 ± 5°C в течение 24 часов, чтобы предотвратить повреждение от "эффекта попкорна".

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Стандартная упаковка — 3000 штук на катушке. Ширина несущей ленты составляет 8 мм, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов (178 мм). Предоставлены подробные размеры катушки, карманов несущей ленты и покровной ленты для обеспечения совместимости с автоматическими питателями.

7.2 Объяснение маркировки

Этикетка на катушке содержит важную информацию для прослеживаемости и проверки:

• P/N:Номер продукта (например, 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:Ранг силы света (например, Q2).
• HUE:Цветовые координаты и ранг доминирующей длины волны (например, FP1).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, L21).
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные области применения

SMD светодиод 19-21 универсален и подходит для различных ролей индикации и подсветки малой мощности:

• Подсветка:Подсветка приборных панелей, мембранных переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Технологии отображения:Плоская подсветка для небольших жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) и подсвечиваемых символов.
• Общее индикаторное применение:Индикация состояния питания, режимов работы и сигнальные лампы в потребительской и промышленной электронике.

8.2 Критические соображения при проектировании

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резисторабсолютно обязателен. Прямое напряжение имеет диапазон и отрицательный температурный коэффициент. Небольшое увеличение напряжения питания или падение VF из-за нагрева может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение прямого тока. Значение резистора должно быть рассчитано на основе напряжения питания и максимального прямого напряжения (VF max) из группы, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит 25 мА в наихудших условиях.
• Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение достаточной площади меди на ПП или тепловых переходных отверстий под контактными площадками светодиода может помочь рассеять тепло, поддерживая стабильность светового потока и долговечность, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды.
• Защита от ЭСР:Хотя устройство рассчитано на 2000В по модели HBM, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности при работе с ЭСР.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основные преимущества этого SMD светодиода 19-21 по сравнению со старыми выводными светодиодами или более крупными SMD-корпусами — это егоминиатюризацияипригодность для автоматической сборки. Технология чипа AIGaInP обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета для красного света. По сравнению с некоторыми другими технологиями красных светодиодов, AIGaInP обычно обеспечивает более высокую силу света и лучшую температурную стабильность. Комплексная система сортировки позволяет конструкторам выбирать компоненты с жестко контролируемыми оптическими и электрическими характеристиками, что критически важно для приложений, требующих однородного внешнего вида или точного управления током.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Почему необходим последовательный резистор?

О: Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их ВАХ (вольт-амперная характеристика) экспоненциальна. Без резистора для ограничения тока любое небольшое изменение напряжения питания или прямого напряжения светодиода может привести к тепловому разгону и немедленному выходу из строя. Резистор устанавливает фиксированный ток на основе закона Ома.

В: Могу ли я питать этот светодиод напряжением выше 2,3В?

О: Да, но только если вы используете соответствующий последовательный резистор для гашения избыточного напряжения и ограничения тока до 20мА (или меньше). Само по себе напряжение питания не является критическим параметром; критическим является результирующий ток.

В: Что означает "прозрачная" смола?

О: Энкапсулянт светодиода (пластиковая линза) бесцветный и прозрачный. Это позволяет истинному цвету света, излучаемого чипом (ярко-красный), проходить без какого-либо оттенка или рассеивания, что дает насыщенный, яркий цвет.

В: Как интерпретировать номер детали для заказа?

О: Номер детали 19-21/R6C-FP1Q2L/3T кодирует тип корпуса (19-21), код продукта (R6C) и конкретные группы для длины волны (FP1), силы света (Q2) и прямого напряжения (L, с последующей цифрой). Всегда обращайтесь к полному техническому описанию и таблицам сортировки, чтобы подтвердить точные спецификации заказанной детали.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование индикатора состояния для устройства с питанием от USB 5В.

1. Выбор параметров:Выберите требуемую яркость (группа Q2 для высокой видимости) и цветовую однородность (группа FF1 или FF2).

2. Проектирование схемы:Предполагая питание 5В (Vcc) и используя наихудший случай VF min (например, 1,7В из группы L19), чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит 25мА, даже если VF низкое. Целевой ток (I_F) = 20 мА.

Требуемый резистор R = (Vcc - VF) / I_F = (5В - 1,7В) / 0,020А = 165 Ом.

Ближайшее стандартное значение — 160 Ом или 180 Ом. Использование 180 Ом дает I_F = (5-1,7)/180 ≈ 18,3 мА, что безопасно и соответствует спецификации.

Мощность на резисторе P_R = I_F^2 * R = (0,0183)^2 * 180 ≈ 0,06Вт. Стандартного резистора на 1/8Вт или 1/4Вт достаточно.

3. Разводка ПП:Расположите светодиод и его токоограничивающий резистор близко друг к другу. Следуйте рекомендуемой геометрии контактных площадок из чертежа с размерами в техническом описании.

4. Сборка:Точно следуйте рекомендациям по обращению с влагой и профилю пайки оплавлением.

12. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область состоит из AIGaInP. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее потенциальный барьер перехода (примерно 1,8В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AIGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае ярко-красному около 632 нм. Прозрачный эпоксидный энкапсулянт защищает чип, действует как линза для формирования светового потока (достигая угла обзора 100 градусов) и обеспечивает механическую стабильность.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, таких как 19-21, следует общим трендам в электронике:миниатюризация, повышение эффективностииулучшение надежности. Переход на бессвинцовые и бесгалогенные материалы обусловлен глобальными экологическими нормами (RoHS, REACH). Достижения в области эпитаксии полупроводников продолжают улучшать световую отдачу (световой поток на электрический ватт) и цветовую однородность систем AIGaInP и других материалов. Кроме того, технология корпусирования развивается для лучшего управления тепловыми характеристиками, позволяя использовать более высокие токи в меньших корпусах, и для обеспечения более точного оптического контроля. Стандартизация корпусов (как форм-фактор 19-21) и форматов ленты-катушки критически важна для обеспечения экономически эффективного, крупносерийного автоматизированного производства в электронной промышленности.