Техническая спецификация SMD светодиода 19-21/G PC-FL1M2B/3T - Чистый зеленый - 2.0x1.25x0.8мм - 2.35В макс. - 60мВт

1. Обзор продукта

19-21/G PC-FL1M2B/3T — это светоизлучающий диод (LED) для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений, требующих компактных, эффективных и надежных решений для индикации или подсветки. Этот компонент представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными светодиодами в корпусах с выводами, позволяя существенно сократить занимаемую площадь на плате, увеличить плотность компоновки и, в конечном итоге, способствуя миниатюризации конечного оборудования. Его легкая конструкция дополнительно повышает пригодность для применений, где размер и вес являются критическими ограничениями.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества этого SMD светодиода проистекают из конструкции его корпуса и соответствия материалам:

• Компактная упаковка:Поставляется на 8-миллиметровой ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов, оптимизируя производственный процесс.
• Совместимость с технологическими процессами:Предназначен для выдерживания стандартных процессов пайки оплавлением в инфракрасной (ИК) печи или паровой фазе, обеспечивая надежное крепление к печатным платам (PCB).
• Соответствие экологическим и нормативным требованиям:Устройство производится как бессвинцовый (Pb-free) компонент. Оно соответствует директиве ЕС RoHS (об ограничении использования опасных веществ), регламенту REACH и соответствует стандартам на бесгалогенность (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Монохромный тип:Излучает чистый зеленый цвет, обеспечивая стабильную цветность для целей индикации.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод разработан для широкого спектра применений, включая:

• Автомобильный интерьер:Подсветка приборных панелей, индикаторов на приборной доске и панелей переключателей.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах, факсимильных аппаратах и других устройствах связи.
• Потребительская электроника:Равномерная подсветка жидкокристаллических дисплеев (LCD), подсветка переключателей и символических индикаторов.
• Общая индикация:Любое применение, требующее малого, яркого и надежного источника зеленого света.

2. Технические характеристики: Подробный анализ

Производительность и надежность светодиода определяются его абсолютными максимальными параметрами и электрооптическими характеристиками. Работа устройства за пределами указанных ограничений может привести к необратимому повреждению или ухудшению его характеристик.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения напряжения, тока и температуры, которые не должны превышаться даже кратковременно ни при каких условиях эксплуатации. Все значения указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (IF):25 мА. Максимальный постоянный ток, который может непрерывно протекать через светодиод.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Это максимальный импульсный прямой ток, допустимый только при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Не предназначен для непрерывной работы.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Максимальное количество мощности, которое корпус может рассеять в виде тепла, рассчитывается как Прямое напряжение (VF) × Прямой ток (IF).
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Этот параметр указывает на чувствительность светодиода к статическому электричеству. Во время сборки и обращения обязательны процедуры защиты от электростатического разряда.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа светодиода.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C. Диапазон температур для хранения устройства без подачи питания.
• Температура пайки (Tsol):
  • Пайка оплавлением: Пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд.
  • Ручная пайка: Температура жала паяльника не более 350°C в течение не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой поток и электрическое поведение светодиода в нормальных рабочих условиях (Ta=25°C, IF=20мА, если не указано иное). Столбец "Тип." представляет типичные или средние значения, а "Мин." и "Макс." определяют гарантированные пределы.

• Сила света (Iv):от 11.5 мкд (Мин.) до 28.5 мкд (Макс.). Это воспринимаемая яркость светодиода, измеряемая в милликанделах. Фактическое значение для конкретного экземпляра зависит от его кода сортировки (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):100 градусов (Тип.). Это полный угол, при котором сила света составляет половину от силы света на оси (0 градусов). Угол 100 градусов обеспечивает широкий конус обзора.
• Пиковая длина волны (λp):561 нм (Тип.). Длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света максимально.
• Доминирующая длина волны (λd):от 557.5 нм (Мин.) до 565.5 нм (Макс.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая наилучшим образом соответствует цвету света светодиода. Это ключевой параметр для определения цвета.
• Ширина спектра излучения (Δλ):20 нм (Тип.). Ширина излучаемого спектра на половине максимальной интенсивности (полная ширина на половине максимума - FWHM). Более узкая ширина указывает на более спектрально чистый цвет.
• Прямое напряжение (VF):от 1.75 В (Мин.) до 2.35 В (Макс.) при IF=20мА. Падение напряжения на светодиоде, когда через него протекает ток. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (IR):10 мкА (Макс.) при VR=5В. Небольшой ток утечки, протекающий при обратном смещении светодиода. В спецификации явно указано, что устройство не предназначено для работы в обратном направлении; это условие тестирования предназначено только для характеристики.

Важные примечания по допускам:В спецификации указаны производственные допуски для ключевых параметров: Сила света (±11%), Доминирующая длина волны (±1нм) и Прямое напряжение (±0.1В). Эти допуски применяются к значениям внутри каждой группы сортировки (см. следующий раздел).

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются на "группы" (бины) на основе измеренных характеристик. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с жестко контролируемыми характеристиками для своих конкретных потребностей.

3.1 Сортировка по силе света

Светодиоды классифицируются на четыре группы по силе света (L1, L2, M1, M2) на основе измеренного Iv при 20мА. Это позволяет выбирать компоненты для приложений, требующих определенных уровней яркости.

• Группа L1:11.5 – 14.5 мкд
• Группа L2:14.5 – 18.0 мкд
• Группа M1:18.0 – 22.5 мкд
• Группа M2:22.5 – 28.5 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Цвет (оттенок) зеленого света контролируется путем сортировки на четыре группы по длине волны (C10 до C13). Это критически важно для приложений, где важна цветовая согласованность нескольких индикаторов.

• Группа C10:557.5 – 559.5 нм
• Группа C11:559.5 – 561.5 нм
• Группа C12:561.5 – 563.5 нм
• Группа C13:563.5 – 565.5 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при 20мА. Это помогает при проектировании источников питания и схем ограничения тока, особенно при последовательном включении нескольких светодиодов.

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

Комбинация этих трех кодов сортировки (например, M2, C11, 1) однозначно определяет характеристики производительности конкретной партии светодиодов.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение светодиода в различных условиях. Понимание этих кривых необходимо для надежного проектирования схем.

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

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Прямое напряжение (VF) увеличивается с ростом тока. Кривая имеет решающее значение для выбора подходящего токоограничивающего резистора или проектирования драйвера постоянного тока. Типичное VF при 20мА составляет около 2.0В, но может варьироваться от 1.75В до 2.35В в соответствии с сортировкой.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует, как световой выход увеличивается с увеличением тока накачки. Обычно это сублинейная зависимость; удвоение тока не приводит к удвоению светового потока. Работа при рекомендуемом токе 20мА или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода зависит от температуры. Эта кривая показывает, что сила света уменьшается с повышением температуры окружающей среды (Ta). Например, при максимальной рабочей температуре +85°C световой поток может быть значительно ниже, чем при 25°C. Это необходимо учитывать в конструкциях, работающих в условиях высоких температур.

4.4 Кривая снижения номинального прямого тока

Это одна из наиболее важных кривых для надежности. Она показывает максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. С повышением температуры максимально безопасный ток уменьшается для предотвращения перегрева и ускоренной деградации. При 85°C максимально допустимый ток меньше номинальных 25мА при 25°C.

4.5 Спектральное распределение

Спектральный график показывает относительную интенсивность излучаемого света на разных длинах волн. Для этого чистого зеленого светодиода AlGaInP он показывает один доминирующий пик с центром около 561 нм с типичной FWHM 20 нм, подтверждая его монохроматический зеленый выход.

4.6 Диаграмма направленности (пространственное распределение)

Эта полярная диаграмма иллюстрирует, как свет излучается пространственно от светодиода. Здесь подтверждается угол обзора 100 градусов, показывая угол, при котором интенсивность падает до 50% от осевого значения. Картина примерно ламбертовская (косинусное распределение), что характерно для SMD светодиодов с рассеивающей линзой.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты и контур корпуса

SMD светодиод 19-21 имеет очень компактные размеры. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают размер корпуса примерно 2.0мм в длину и 1.25мм в ширину, с типичной высотой 0.8мм. Подробный чертеж определяет расстояние между контактными площадками (1.4мм тип.), рекомендации по посадочному месту и общие контуры корпуса для руководства при проектировании разводки печатной платы.

5.2 Идентификация полярности

Правильная ориентация жизненно важна. Катод (отрицательный вывод) четко обозначен. На верхней части корпуса присутствует отличительная метка катода (обычно зеленая точка, выемка или скошенный угол). Металлизация на нижней стороне также может отличаться между анодной и катодной контактными площадками. Всегда обращайтесь к диаграмме в спецификации при проектировании печатной платы и сборке.

6. Рекомендации по пайке и сборке

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

6.1 Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая)

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль для бессвинцовой пайки оплавлением:

• Предварительный нагрев:Плавный подъем от температуры окружающей среды до 150-200°C за 60-120 секунд для равномерного нагрева платы и активации флюса.
• Выдержка/Оплавление:Время выше температуры ликвидуса (217°C) 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/секунду.

Допускается не более двух циклов оплавления.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность:

• Используйте паяльник с температурой жала ≤ 350°C.
• Ограничьте время контакта ≤ 3 секундами на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью ≤ 25Вт.
• Обеспечьте интервал охлаждения не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода.
• Избегайте приложения механических напряжений к корпусу светодиода во время или после пайки.

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 безопасно удалить компонент. Риск теплового повреждения во время переделки высок, и характеристики светодиода должны быть проверены после ремонта.

7. Хранение и чувствительность к влаге

Этот светодиод упакован в влагозащитный барьерный пакет с осушителем для предотвращения поглощения атмосферной влаги, которая может вызвать "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время оплавления.

• Перед использованием:Не открывайте влагозащитный пакет до готовности к сборке.
• После вскрытия:Используйте светодиоды в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Храните вскрытые упаковки при температуре ≤ 30°C и относительной влажности ≤ 60%.
• Просушка:Если время хранения превышено или индикатор осушителя показывает насыщение, требуется просушка при 60 ±5°C в течение 24 часов перед оплавлением.

8. Упаковка и информация для заказа

8.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в тисненой транспортной ленте шириной 8мм. Каждая катушка имеет диаметр 7 дюймов и содержит 3000 штук. Предоставлены подробные чертежи размеров карманов транспортной ленты и размеров ступицы/фланца катушки для обеспечения совместимости с автоматическим сборочным оборудованием.

8.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и правильного применения:

• P/N:Номер продукта (например, 19-21/G PC-FL1M2B/3T).
• QTY:Количество в упаковке (3000 шт./катушка).
• CAT (или Iv Rank):Код группы сортировки по силе света (например, M1).
• HUE:Код группы сортировки по доминирующей длине волны/цветности (например, C11).
• REF (или VF Rank):Код группы сортировки по прямому напряжению (например, 1).
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

9. Соображения по проектированию приложений

9.1 Ограничение тока обязательно

В спецификации явно предупреждается: "Заказчик должен применять резисторы для защиты." Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Небольшое увеличение прямого напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Внешний токоограничивающий резистор или схема драйвера постоянного тока абсолютно необходимы. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF — типичное или максимальное значение из соответствующей группы сортировки.

9.2 Тепловой менеджмент

Хотя корпус мал, рассеиваемая мощность (до 60мВт) генерирует тепло. Для надежной долгосрочной работы, особенно при высоких температурах окружающей среды или токах накачки:

• Следуйте кривой снижения номинального тока.
• Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате, подключенную к контактным площадкам светодиода, для использования в качестве радиатора.
• Избегайте размещения светодиода рядом с другими теплообразующими компонентами.

9.3 Оптические соображения

Широкий угол обзора 100 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, где индикатор должен быть виден под разными углами. Для более направленного света могут потребоваться внешние линзы или световоды. Прозрачная смола обеспечивает яркий, ненасыщенный внешний вид.

10. Техническое сравнение и дифференциация

Светодиод 19-21/G, основанный на технологии AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), предлагает определенные преимущества для чистого зеленого свечения:

• По сравнению с традиционными зелеными светодиодами:Технология AlGaInP обычно обеспечивает более высокую эффективность и лучшую чистоту цвета (более узкий спектр) для зеленого и желтого цветов по сравнению со старыми технологиями.
• По сравнению с более крупными SMD корпусами:Размер 19-21 является одним из самых маленьких среди стандартных SMD корпусов светодиодов, что позволяет создавать более плотные компоновки по сравнению со светодиодами размеров 0603 или 0805.
• По сравнению с несоответствующими компонентами:Его полное соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенности является ключевым отличием на рынках со строгими экологическими нормами, обеспечивая более легкую интеграцию в продукты для глобальной продажи.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

11.1 Какой резистор мне нужен для питания 5В?

Используя максимальное VF 2.35В (Группа 2) и целевой IF 20мА для безопасности: R = (5В - 2.35В) / 0.020А = 132.5 Ом. Ближайшее стандартное значение — 130 Ом или 150 Ом. Использование 150 Ом дает IF ≈ 17.7мА, что безопасно и обеспечит немного больший срок службы. Всегда рассчитывайте на основе вашего конкретного напряжения питания и выбранного тока.

11.2 Могу ли я питать его от 3.3В?

Да, питание 3.3В подходит. Расчет резистора будет: R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Резистор на 68 Ом будет хорошим выбором. Убедитесь, что источник питания может обеспечить требуемый ток.

11.3 Почему световой выход ниже при высокой температуре?

Это фундаментальная характеристика полупроводниковых светодиодов. При повышении температуры внутренняя квантовая эффективность светоизлучающего перехода уменьшается, а безызлучательная рекомбинация увеличивается, что приводит к меньшему световому выходу при том же токе накачки. Кривая снижения номинала компенсирует это, уменьшая допустимый ток для управления температурой перехода.

11.4 Что означают "бессвинцовый" и "бесгалогенный" для моего проекта?

Бессвинцовый означает, что гальваническое покрытие выводов компонента и внутренний припой, используемый при производстве, не содержат свинца, что соответствует глобальным экологическим нормам. Бесгалогенный означает, что формовочная пластмассовая масса не содержит бромированных или хлорированных антипиренов выше указанных пределов, что снижает выброс токсичных паров, если устройство подвергнется воздействию экстремального тепла или огня.

12. Пример внедрения: Подсветка переключателей приборной панели

Сценарий:Проектирование подсветки для автомобильного переключателя на приборной панели, который должен быть виден как при дневном свете, так и в темноте, в диапазоне рабочих температур от -30°C до +85°C.Выбор проектных решений:

1. Выбор светодиода:Выберите группу с более высокой силой света (например, M2), чтобы обеспечить достаточную яркость. Выберите узкую группу по длине волны (например, C11) для цветовой согласованности всех переключателей.
2. Схема управления:Используйте микросхему драйвера постоянного тока, разработанную для автомобильных условий, вместо простого резистора. Это обеспечивает стабильную яркость независимо от колебаний напряжения аккумулятора (например, от 9В до 16В). Установите ток на 15-18мА для увеличения срока службы и учета высокой температуры окружающей среды.
3. Разводка печатной платы:Обеспечьте достаточные медные полигоны, подключенные к тепловым площадкам светодиода (анод и катод), для отвода тепла в печатную плату. Используйте тепловые переходные отверстия, если плата многослойная.
4. Оптическое проектирование:Угол обзора 100 градусов достаточен для большинства конструкций переключателей. Для равномерного распределения света под иконкой переключателя может использоваться световод или рассеиватель.
5. Хранение и сборка:Строго следуйте рекомендациям по чувствительности к влаге, так как автомобильные сборки печатных плат часто проходят несколько циклов оплавления.

Такой подход обеспечивает надежный, яркий и стабильный индикатор, соответствующий требованиям автомобильного класса.

13. Принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Материал чипа — AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там они рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае чистый зеленый около 561 нм. Прозрачная эпоксидная смола защищает чип, действует как линза для формирования светового потока и может содержать люминофоры или рассеиватели (хотя для монохромного типа она обычно прозрачна).

Терминология спецификаций LED

Полное объяснение технических терминов LED