Техническая документация на SMD светодиод 19-21 тёмно-красный - Габариты 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.75-2.35В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики SMD (устройства для поверхностного монтажа) светодиода в корпусе 19-21 с тёмно-красным излучением. Этот компонент предназначен для современных процессов сборки электроники, предлагая компактные размеры и надёжную работу для различных применений в качестве индикаторов и подсветки.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование продукта

Основное преимущество данного SMD светодиода 19-21 — его значительно меньший размер по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе. Эта миниатюризация даёт несколько ключевых преимуществ для разработчиков:

• Меньший размер платы:Позволяет создавать более компактные конструкции печатных плат.
• Более высокая плотность монтажа:На заданной площади можно разместить больше компонентов.
• Сокращение складского пространства:Меньшие компоненты требуют меньше места для хранения.
• Лёгкая конструкция:Идеально подходит для портативных и миниатюрных устройств, где вес является критическим фактором.
• Совместимость:Устройство поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов, используемым в массовом производстве.

Продукт позиционируется как универсальное решение для индикации и подсветки, особенно подходящее для применений, где важны экономия места и веса.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод предназначен для широкого спектра электронных применений. Его ключевые целевые рынки включают:

• Автомобильный интерьер:Подсветка приборной панели, переключателей и панелей управления.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Потребительская электроника:Равномерная подсветка ЖК-дисплеев, подсветка символов и переключателей.
• Общее индикаторное применение:Любое применение, требующее надёжного, компактного красного сигнального или индикаторного света.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный объективный анализ технических параметров светодиода. Понимание этих пределов критически важно для надёжного проектирования схем.

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 для обеспечения долгосрочной надёжности.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Максимальный постоянный ток для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА (скважность 1/10 @ 1кГц). Данный параметр относится только к импульсному режиму работы и не должен превышаться даже кратковременно в режиме постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, рассчитывается как V_F* I_F.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000В. Даёт представление о чувствительности устройства к статическому электричеству. Обязательно соблюдение процедур защиты от ESD.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:
  • Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C, не более 10 секунд.
  • Ручная пайка: температура жала паяльника 350°C, не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (окружающая температура 25°C, I_F=5мА).

• Сила света (I_v):от 7.2 мкд (мин.) до 18.0 мкд (макс.). Фактический выходной параметр сортируется (см. раздел 3).
• Угол обзора (2θ_1/2):100 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила света падает до половины от своего пикового значения.
• Пиковая длина волны (λ_p):639 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):от 625.5 нм (мин.) до 637.5 нм (макс.). Это та длина волны, которую воспринимает человеческий глаз, определяя цвет. Также сортируется.
• Спектральная ширина (Δλ):20 нм (тип.). Ширина спектра излучения на уровне половины максимальной интенсивности.
• Прямое напряжение (V_F):от 1.75В (мин.) до 2.35В (макс.) при I_F=5мА. Этот параметр имеет жёсткий допуск ±0.1В и сортируется.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R=5В. Критически важно отметить, что устройствоне предназначено для работы в обратном смещении; этот тест служит только для характеристики тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре группы (K1, K2, L1, L2) на основе их светового потока при 5мА.

• K1:7.2 - 9.0 мкд
• K2:9.0 - 11.5 мкд
• L1:11.5 - 14.5 мкд
• L2:14.5 - 18.0 мкд

Внутри каждой группы применяется допуск ±11%.

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (оттенок) контролируется путём сортировки доминирующей длины волны на три диапазона (E6, E7, E8).

• E6:625.5 - 629.5 нм
• E7:629.5 - 633.5 нм
• E8:633.5 - 637.5 нм

Внутри каждой группы применяется допуск ±1нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Для облегчения проектирования схем стабилизации тока, особенно при параллельном включении, прямое напряжение также сортируется.

• Группа 0:1.75 - 1.95 В
• Группа 1:1.95 - 2.15 В
• Группа 2:2.15 - 2.35 В

Внутри каждой группы применяется допуск ±0.1В.

4. Анализ характеристических кривых

В даташите представлены несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения светодиода в нестандартных условиях.

4.1 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Эта кривая показывает, что сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это фундаментальная характеристика полупроводниковых источников света, обусловленная снижением внутренней квантовой эффективности при более высоких температурах. Разработчики должны снижать ожидаемую светоотдачу, если светодиод будет работать в условиях высокой температуры.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Зависимость между током (I_F) и световым потоком, как правило, линейна при низких токах, но может стать сублинейной при высоких токах из-за нагрева и падения эффективности. Работа выше рекомендуемого тока не даст пропорционального увеличения яркости и сократит срок службы.

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

Это фундаментальная диодная характеристика. Кривая показывает экспоненциальную зависимость. Небольшое изменение напряжения приводит к большому изменению тока, что подчёркивает критическую необходимость схемы ограничения тока (например, последовательного резистора или драйвера постоянного тока) для предотвращения теплового разгона и разрушения.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимально безопасный ток должен быть уменьшен, чтобы оставаться в пределах рассеиваемой мощности устройства и предотвратить перегрев.

4.5 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает монохроматическую природу данного светодиода на основе AlGaInP, показывая узкий пик излучения с центром около 639 нм, что соответствует тёмно-красному цвету. Ширина полосы 20 нм указывает на спектральную чистоту.

4.6 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует угол обзора 100 градусов. Интенсивность максимальна при 0 градусов (перпендикулярно лицевой стороне светодиода) и симметрично уменьшается к краям, следуя почти ламбертовой диаграмме, типичной для данного типа корпуса.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты корпуса

SMD светодиод 19-21 имеет следующие ключевые размеры (допуск ±0.1мм, если не указано иное):

• Длина:2.0 мм
• Ширина:1.25 мм
• Высота:0.8 мм

На корпусе чётко обозначена метка катода для правильной ориентации полярности при монтаже.

5.2 Контактные площадки и полярность

Рекомендуемая посадочная площадка (land pattern) приведена на чертеже размеров. Правильное определение катода (обычно обозначается зелёным оттенком, выемкой или скошенным углом, как показано) крайне важно для предотвращения обратного подключения при пайке.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Соблюдение этих рекомендаций критически важно для обеспечения надёжности паяных соединений и предотвращения повреждения светодиода.

6.1 Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая)

Рекомендуемый температурный профиль критически важен для бессвинцовых (SAC) припоев:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд. Это обеспечивает постепенный нагрев платы для минимизации термического удара.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:максимум 260°C.
• Время в пределах 5°C от пика:максимум 10 секунд.
• Максимальная скорость нагрева:6°C/секунду.
• Максимальная скорость охлаждения:3°C/секунду.
• Ограничение по пайке оплавлением:Устройство не должно подвергаться пайке оплавлением более двух раз.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке

Если необходима ручная пайка, необходимо соблюдать особую осторожность:

• Используйте паяльник с регулировкой температуры, установленной на максимум 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25Вт или менее.
• Соблюдайте минимальный интервал охлаждения в 2 секунды между пайкой каждого вывода.
• Избегайте приложения механического напряжения к корпусу светодиода во время нагрева.

6.3 Переделка и ремонт

Ремонт после пайки настоятельно не рекомендуется. Если это абсолютно неизбежно, необходимо использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, что позволит снять компонент без скручивания. Риск повреждения высок, и характеристики светодиода должны быть проверены после любой переделки.

7. Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге. Неправильное обращение может привести к \"вздутию\" (растрескиванию корпуса) во время пайки оплавлением из-за быстрого расширения пара.

7.1 Условия хранения

• Не вскрывайте влагозащитный барьерный пакет до момента готовности к использованию компонентов.
• После вскрытия: Храните при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60%.
• Срок хранения после вскрытия:Используйте в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия пакета.
• Если не использованы в течение этого времени, упакуйте заново с осушителем или проведите прокаливание.

7.2 Инструкции по прокаливанию

Если индикатор осушителя изменил цвет или срок хранения после вскрытия истёк, прокалите компоненты перед использованием для удаления поглощённой влаги.

• Температура:60°C ±5°C
• Продолжительность:24 часа
• Примечание:Убедитесь, что температура прокаливания не превышает максимальную температуру хранения (90°C).

8. Упаковка и информация для заказа

8.1 Спецификации упаковки

• Несущая лента:ширина 8мм.
• Размер катушки:диаметр 7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Упаковка:Компоненты запаяны в алюминиевый влагозащитный пакет с осушителем и индикаторной картой влажности.

8.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и идентификации:

• CPN:Партномер заказчика (если присвоен).
• P/N:Партномер производителя (например, 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY:Количество упаковки на катушке.
• CAT:Код группы силы света (например, K1, L2).
• HUE:Код группы доминирующей длины волны/цветности (например, E6, E7).
• REF:Код группы прямого напряжения (например, 0, 1, 2).
• LOT No:Номер производственной партии для прослеживаемости.

9. Рекомендации по проектированию

9.1 Ограничение тока обязательно

Это самое важное правило проектирования. Светодиод должен управляться источником постоянного тока или иметь последовательный резистор, рассчитанный на основе напряжения питания (V_supply), прямого напряжения светодиода (V_Fиз его группы) и желаемого тока (I_F≤ 25мА). Формула для резистора: R = (V_supply- V_F) / I_F. Без этого небольшое увеличение напряжения питания вызовет большое, потенциально разрушительное увеличение тока.

9.2 Тепловой режим

Хотя корпус мал, рассеиваемая мощность (до 60мВт) генерирует тепло. Обеспечьте достаточную площадь медной фольги на плате (тепловые контактные площадки) вокруг паяльных площадок для отвода тепла, особенно если работа ведётся близко к максимальному току или при высокой температуре окружающей среды. См. кривую снижения тока.

9.3 Защита от ESD

С рейтингом ESD HBM 2000В это устройство имеет умеренную чувствительность. Реализуйте защиту от ESD на входных линиях, если они подвержены контакту с пользователем, и всегда соблюдайте стандартные процедуры защиты от ESD при сборке и прототипировании.

10. Техническое сравнение и отличия

Корпус 19-21 предлагает определённый баланс размера и производительности.

• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528):19-21 значительно меньше, экономя место на плате, но обычно имеет более низкие максимальные значения тока и светового потока.
• По сравнению с более мелкими SMD светодиодами (например, 0402):19-21 проще в ручной обработке и пайке, обладает большей рассеиваемой мощностью и часто имеет более широкий угол обзора.
• По сравнению с выводными светодиодами:Формат SMD устраняет необходимость в сверлении отверстий, позволяет автоматизировать сборку, снижает вес и обеспечивает гораздо более высокую плотность компонентов на плате.
• Технология AlGaInP:Эта система материалов известна высокой эффективностью в красном/оранжевом/янтарном диапазоне, обеспечивая хорошую яркость и стабильность цвета по сравнению со старыми технологиями.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

11.1 Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 3.3В или 5В?

No.Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 5В и светодиоде с V_F2.0В при 20мА: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Требуется резистор 150 Ом.

11.2 Почему сила света указана при 5мА, а не при максимальных 25мА?

5мА — это стандартное условие испытаний, позволяющее проводить последовательное сравнение между различными моделями и группами светодиодов. Вы можете работать на более высоких токах (до 25мА) для большей яркости, но вы должны обратиться к кривой \"Зависимость силы света от прямого тока\" и убедиться, что тепловые пределы не превышены.

11.3 Что означают коды групп (например, K1, E7, 1) для моего проекта?

Если ваше применение требует одинаковой яркости нескольких светодиодов, вы должны указать узкую группу по силе света (например, только L1). Если критически важна однородность цвета, укажите узкую группу по длине волны (например, только E7). Для схем, где светодиоды соединены параллельно, указание узкой группы по прямому напряжению (например, только 1) помогает обеспечить более равномерное распределение тока.

11.4 В даташите сказано \"не предназначен для работы в обратном смещении\". Что это значит?

Это означает, что светодиодникогдане должен преднамеренно работать, когда катод находится под более высоким напряжением, чем анод. Рейтинг обратного напряжения 5В — этомаксимально допустимоезначение для случайных кратковременных событий, а не рабочий режим. Постоянное повреждение вероятно, если обратное напряжение будет приложено в нормальном режиме работы.

12. Пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование компактного автомобильного переключателя с красной подсветкой.

1. Выбор компонента:Выбран тёмно-красный светодиод 19-21 из-за его малого размера, подходящей яркости и совместимости с автоматической сборкой.
2. Проектирование схемы:Используется 12-вольтовая система автомобиля. Рассчитывается последовательный резистор. Предполагая группу прямого напряжения 2.0В и желаемый ток 15мА для достаточной яркости и долгого срока службы: R = (12В - 2.0В) / 0.015А ≈ 667 Ом. Выбран стандартный резистор 680 Ом, 1/8Вт.
3. Разводка печатной платы:Компактная посадочная площадка 19-21 размещена под куполом переключателя. Добавлено небольшое количество дополнительной меди к паяльным площадкам для отвода тепла.
4. Производство:Заказаны светодиоды группы L1 (для одинаковой яркости) и E7 (для одинакового цвета) на катушках диаметром 7 дюймов для автоматической установки.
5. Сборка:Запечатанная катушка используется в течение её 7-дневного срока хранения после вскрытия. Плата проходит однократную пайку оплавлением с использованием указанного бессвинцового профиля.
6. Результат:Надёжная, равномерно подсвеченная подсветка переключателя с длительным сроком службы.

13. Введение в принцип работы технологии

Данный светодиод основан на полупроводниковом материале AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), выращенном на подложке. При приложении прямого напряжения к p-n переходу электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как AlGaInP, эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов (света). Конкретное соотношение алюминия, галлия и индия в кристаллической решётке определяет ширину запрещённой зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае тёмно-красный (~639 нм). Прозрачная смоляная линза инкапсулирует кристалл и формирует излучаемый свет в заданный угол обзора 100 градусов.

Терминология спецификаций LED

Полное объяснение технических терминов LED