Техническая документация на SMD светодиод 19-21/G6C-AL1M2LY/3T - Размер 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.7-2.3В - Яркий желто-зеленый

1. Обзор продукта

19-21/G6C-AL1M2LY/3T — это поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, разработанный для современных электронных приложений, требующих компактных размеров, высокой надежности и стабильных характеристик. Этот компонент относится к семейству корпусов 19-21, характеризующемуся миниатюрными габаритами, что делает его идеальным для конструкций с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Основное преимущество этого светодиода — значительно уменьшенный размер по сравнению с традиционными компонентами в выводном корпусе. Эта миниатюризация дает несколько ключевых преимуществ для разработчиков и производителей:

• Меньший размер платы:Позволяет создавать более компактные компоновки печатных плат.
• Более высокая плотность монтажа:Позволяет разместить больше компонентов на одной плате, увеличивая функциональность.
• Сокращение складских площадей:Меньший физический размер как компонента, так и его упаковки (8-мм лента на 7-дюймовых катушках) оптимизирует логистику и управление запасами.
• Легкий дизайн:Минимальный вес имеет решающее значение для портативных и миниатюрных приложений, где важен каждый грамм.
• Совместимость с производством:Устройство полностью совместимо со стандартным автоматическим оборудованием для установки и основными процессами пайки, включая инфракрасный и парофазный оплавление, что облегчает крупносерийное производство.

1.2 Соответствие стандартам и экологическим нормам

Данный продукт разработан с учетом современных экологических и нормативных требований, обеспечивая широкое признание на рынке:

• Без свинца:Изготовлен без использования свинца, соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Без галогенов:Соответствует требованиям по отсутствию галогенов: содержание брома (Br) и хлора (Cl) менее 900 ppm каждый, а их сумма — менее 1500 ppm.
• Соответствие REACH:Соответствует регламенту ЕС REACH в отношении регистрации, оценки, разрешения и ограничения химических веществ.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых параметров устройства, определенных в техническом описании.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за ними не гарантируется и должна быть исключена в надежных конструкциях.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА. Максимальный постоянный ток для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА (скважность 1/10 @1кГц). Подходит для работы короткими импульсами, но не для постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять при Ta=25°C. При более высоких температурах окружающей среды необходимо снижение номинала.
• Электростатический разряд (ESD) HBM:2000В. Обеспечивает меру устойчивости устройства к статическому электричеству, классифицируется как Класс 2 по модели человеческого тела (HBM).
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Определяет пределы температурного профиля для монтажа.
  • Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C максимум в течение 10 секунд.
  • Ручная пайка: температура жала паяльника 350°C максимум 3 секунды на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (I_F= 5мА).

• Сила света (I_v):Диапазон от 11.5 мкд (мин.) до 28.5 мкд (макс.), с типичным допуском ±11%. Определяет воспринимаемую яркость.
• Угол обзора (2θ_1/2):100 градусов (тип.). Такой широкий угол обзора делает его подходящим для применений, где светодиод может рассматриваться не строго фронтально.
• Пиковая длина волны (λ_p):575 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 569.5 нм до 577.5 нм. Этот параметр более тесно коррелирует с воспринимаемым цветом (яркий желто-зеленый) и подлежит сортировке.
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм (тип.). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (FWHM).
• Прямое напряжение (V_F):от 1.70В до 2.30В при I_F=5мА, с типичным допуском ±0.05В. Этот диапазон критически важен для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. В техническом описании явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; этот параметр предназначен только для целей тестирования.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинарам). Данное устройство использует три независимых параметра сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды группируются на основе измеренной силы света при I_F=5мА. Коды групп (L1, L2, M1, M2) представляют возрастающие уровни яркости: от 11.5-14.5 мкд (L1) до 22.5-28.5 мкд (M2). Разработчики могут выбрать группу для соответствия конкретным требованиям к яркости.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Эта сортировка обеспечивает постоянство цвета. Доминирующая длина волны сортируется с шагом 2 нм, с кодами групп от C16 (569.5-571.5нм) до C19 (575.5-577.5нм). Более узкий выбор группы приводит к более однородному цветовому виду нескольких светодиодов в массиве.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с шагом 0.1В, от кода 19 (1.70-1.80В) до кода 24 (2.20-2.30В). Знание группы V_Fможет помочь оптимизировать конструкцию токоограничивающей цепи для повышения эффективности и обеспечения постоянной яркости при параллельном включении светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

Техническое описание содержит несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что световой выход не пропорционален току линейно. Он увеличивается с ростом тока, но может насыщаться или становиться менее эффективным при высоких токах. Работа вблизи максимального номинального тока (25мА) может не дать пропорционального прироста яркости и увеличивает нагрев.

4.2 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Эффективность светодиода снижается с ростом температуры перехода. Эта кривая обычно показывает снижение светового выхода при увеличении температуры окружающей среды от 25°C до максимальной рабочей температуры (+85°C). Это необходимо учитывать при проектировании для высокотемпературных сред.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный график для управления температурным режимом. Он показывает максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. При увеличении Ta максимальный I_Fдолжен быть снижен, чтобы предотвратить превышение безопасных пределов температуры перехода и обеспечить долгосрочную надежность.

4.4 Спектральное распределение и диаграмма направленности

График спектрального распределения подтверждает монохроматический желто-зеленый выход с центром около 575нм. Диаграмма направленности (полярная диаграмма) визуально представляет угол обзора 100 градусов, показывая угловое распределение силы света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус 19-21 имеет номинальные размеры: длина 2.0мм, ширина 1.25мм, высота 0.8мм (допуск ±0.1мм, если не указано иное). Техническое описание включает детальный чертеж с размерами, показывающий расположение контактных площадок, контур компонента и маркировку катода. Точное проектирование посадочного места на основе этого чертежа необходимо для правильной пайки и выравнивания.

5.2 Определение полярности

Катод четко обозначен на устройстве, как показано на чертеже корпуса. Правильную полярность необходимо соблюдать при установке для обеспечения корректной работы схемы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке

Предоставлен детальный профиль оплавления для бессвинцовой пайки:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:максимум 260°C.
• Время на пике:максимум 10 секунд.
• Скорость нагрева/охлаждения:максимум 6°C/сек нагрев, 3°C/сек охлаждение.

Крайне важно соблюдать этот профиль, чтобы избежать теплового удара и обеспечить надежные паяные соединения без повреждения эпоксидной оболочки светодиода или кристалла.

6.2 Критически важные меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Светодиод — это устройство с токовым управлением; небольшое изменение прямого напряжения может вызвать большое изменение тока, приводящее к быстрому отказу (перегоранию).
• Циклы оплавления:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз, чтобы предотвратить чрезмерные термические нагрузки.
• Механические нагрузки:Избегайте приложения нагрузок к корпусу светодиода во время нагрева или изгиба платы после пайки.
• Ручная пайка:При необходимости используйте паяльник с температурой ≤350°C в течение ≤3 секунд на вывод, мощностью ≤25Вт. Обеспечьте интервал охлаждения ≥2 секунд между выводами. Ручная пайка сопряжена с более высоким риском повреждения.
• Ремонт:Избегайте переделки после пайки. Если это абсолютно необходимо, используйте паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и равномерного подъема компонента, чтобы предотвратить повреждение контактных площадок.

7. Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге. Неправильное обращение может привести к "взрыву" (растрескиванию корпуса) во время оплавления из-за быстрого испарения поглощенной влаги.

• Не вскрытая упаковка:Не вскрывайте влагозащитный барьерный пакет до готовности к использованию.
• Срок хранения после вскрытия:После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней) при хранении в условиях ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Просушка:Если срок хранения превышен или индикатор осушителя показывает насыщение, перед использованием требуется просушка при 60±5°C в течение 24 часов.
• Повторная упаковка:Неиспользованные светодиоды должны быть повторно запечатаны во влагозащитный пакет со свежим осушителем.

8. Упаковка и информация для заказа

8.1 Стандартная упаковка

Устройство поставляется во влагозащитной упаковке:

• Несущая лента:Лента шириной 8мм.
• Катушка:Катушка диаметром 7 дюймов.
• Количество:3000 штук на катушке.
• Упаковка:Включает осушитель и запечатана в алюминиевый влагозащитный пакет с соответствующими этикетками.

8.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит ключевую информацию для прослеживаемости и идентификации:

• CPN:Номер продукта заказчика.
• P/N:Номер продукта производителя (например, 19-21/G6C-AL1M2LY/3T).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Код группы силы света (например, L1, M2).
• HUE:Код группы цветности/доминирующей длины волны (например, C17, C19).
• REF:Код группы прямого напряжения (например, 20, 23).
• LOT No:Номер производственной партии для прослеживаемости.

9. Рекомендации по применению

9.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Идеально подходит для индикаторов приборной панели, подсветки переключателей и плоской подсветки ЖК-дисплеев и символов благодаря широкому углу обзора и постоянному цвету.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Общая индикация:Индикация состояния питания, режима работы и другая общая визуальная обратная связь в потребительской электронике, бытовой технике и промышленных системах управления.

9.2 Вопросы проектирования

• Управление током:Всегда используйте последовательный резистор или источник постоянного тока. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, используя максимальное значение V_Fиз группы или технического описания, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы в наихудших условиях.
• Тепловой режим:Для непрерывной работы при высоких температурах окружающей среды или вблизи максимального тока учитывайте компоновку печатной платы для отвода тепла. Избегайте размещения светодиодов рядом с другими источниками тепла.
• Защита от ЭСР:Применяйте стандартные процедуры обращения с ЭСР во время сборки. Хотя устройство имеет защиту 2кВ по HBM, в средах с высоким риском ЭСР может потребоваться дополнительная защита на уровне схемы.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора может потребовать использования световодов или рассеивателей, если требуется более сфокусированный луч. Линза из прозрачной эпоксидной смолы обеспечивает хорошее извлечение света.

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми выводными светодиодами или более крупными SMD-корпусами, 19-21 предлагает убедительное сочетание миниатюризации и производительности. Его ключевыми отличительными особенностями являются очень малые габариты 2.0x1.25мм в категории маломощных индикаторных светодиодов и использование полупроводникового материала AlGaInP, который обеспечивает высокую эффективность и насыщенный цвет в желто-зеленом спектре. По сравнению с некоторыми другими миниатюрными корпусами, он сохраняет относительно стандартную компоновку контактных площадок и надежный уровень чувствительности к влаге, что делает его надежным выбором для автоматизированной сборки.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Нет. Вы всегда должны использовать токоограничивающий резистор. Например, при питании 3.3В и типичном V_F2.0В при 5мА требуется резистор (3.3В - 2.0В) / 0.005А = 260Ом. Для консервативного проектирования всегда используйте максимальное V_Fиз технического описания (2.3В): (3.3В - 2.3В) / 0.005А = 200Ом.

В: Почему так важны процедуры хранения и просушки?

О: SMD-компоненты поглощают влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта влага может быстро превратиться в пар, создавая достаточное внутреннее давление для растрескивания эпоксидного корпуса ("взрыв"), что приводит к немедленному или скрытому отказу.

В: Что означают коды групп для моего проекта?

О: Если ваше приложение требует однородного внешнего вида (например, массив светодиодов), вам следует указать узкие группы для доминирующей длины волны (HUE) и силы света (CAT). Для одиночного индикатора обычно достаточно стандартных групп. Группа прямого напряжения (REF) может помочь, если вы включаете много светодиодов параллельно, чтобы обеспечить равномерное распределение тока.

12. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели состояния для портативного устройства.

Разработчику требуется 5 одинаковых желто-зеленых светодиодов для отображения состояния батареи, подключения и режима работы на небольшом устройстве с батарейным питанием.

1. Выбор компонента:Светодиод 19-21 выбран из-за малого размера, низкого энергопотребления и подходящего цвета.
2. Спецификация сортировки:Чтобы все 5 светодиодов выглядели одинаково, разработчик указывает в заказе единую узкую группу как для CAT (например, только M1), так и для HUE (например, только C18).
3. Проектирование схемы:Устройство питается от литиевой батарейки 3.0В. Используя максимальное V_F2.3В и целевой I_F5мА для достаточной яркости и долгого времени работы от батареи, рассчитывается токоограничивающий резистор: R = (3.0В - 2.3В) / 0.005А = 140Ом. Выбран стандартный резистор 150Ом.
4. Компоновка печатной платы:Компактное посадочное место 19-21 позволяет разместить 5 светодиодов близко друг к другу. Маркировка катода на шелкографии обеспечивает правильную ориентацию.
5. Сборка:Завод получает катушки, которые хранятся в запечатанных пакетах до готовности производственной линии. Плата проходит один цикл оплавления с использованием указанного профиля.
6. Результат:Благодаря правильному выбору групп и проектированию схемы, конечный продукт имеет аккуратную, профессионально выглядящую индикаторную панель с равномерно яркими и одинаково окрашенными светодиодами.

13. Введение в принцип работы

Этот светодиод основан на технологии полупроводника из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал p-n перехода диода, электроны и дырки инжектируются в активную область из материалов n-типа и p-типа соответственно. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае яркий желто-зеленый (~575нм). Прозрачная эпоксидная смола защищает полупроводниковый кристалл, действует как линза для формирования светового потока и улучшает извлечение света из кристалла.

14. Технологические тренды и контекст

Корпус 19-21 представляет собой продолжающийся тренд в электронике в сторону миниатюризации и поверхностного монтажа. Переход от выводных корпусов к SMD, таким как этот, позволяет осуществлять автоматизированную высокоскоростную сборку методом "pick-and-place", значительно снижая производственные затраты и повышая надежность за счет исключения ручных операций пайки. Использование материала AlGaInP представляет собой прогресс по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, предлагая более высокую световую отдачу и более яркие, насыщенные цвета. Кроме того, соответствие стандартам "без свинца", "без галогенов" и REACH отражает общеотраслевой переход к экологически устойчивым производственным процессам и материалам, что теперь является критически важным требованием для доступа на глобальный рынок.