Техническая документация на SMD светодиод 19-217/R6C-P1Q2/3T - Ярко-красный - 20мА - 2.0В

1. Обзор продукта

19-217 — это SMD светодиод, предназначенный для использования в качестве индикатора общего назначения и для подсветки. Он использует чип на основе AlGaInP для получения ярко-красного света. Его компактный SMD корпус обеспечивает значительные преимущества в современном электронном дизайне, включая уменьшение занимаемой площади на плате, более высокую плотность компонентов и общую миниатюризацию конечного оборудования. Устройство соответствует ключевым экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого светодиода обусловлены его миниатюрным SMD исполнением. По сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, он позволяет создавать более компактные конструкции печатных плат, требует меньше места для хранения и делает конечные продукты легче. Это делает его особенно подходящим для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями. Устройство ориентировано на широкий спектр рынков, включая потребительскую электронику, телекоммуникационное оборудование (например, телефоны, факсы), подсветку приборных панелей и переключателей в автомобилях, а также общие индикаторные применения, где требуется надежный, компактный источник красного света.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в документации. Понимание этих пределов и типичных значений имеет решающее значение для надежного проектирования схем.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.

• Обратное напряжение (VR): 5В- Приложение обратного напряжения, превышающего 5В, может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (IF): 25мА- Максимальный постоянный ток, который может протекать через светодиод.
• Пиковый прямой ток (IFP): 60мА- Предел импульсного тока (скважность 1/10, частота 1кГц) для кратковременных вспышек высокой интенсивности. Превышение номинального постоянного тока без правильного импульсного управления приведет к перегреву.
• Рассеиваемая мощность (Pd): 60мВт- Максимальная мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла, рассчитывается как Прямое напряжение (VF) * Прямой ток (IF).
• ЭСР (HBM): 2000В- Светодиод имеет рейтинг электростатического разряда по модели человеческого тела 2кВ. Во время сборки необходимы соответствующие меры предосторожности по защите от ЭСР.
• Рабочая и температура хранения: -40°C до +85°C / -40°C до +90°C- Определяет полный диапазон окружающей среды для использования и нерабочего хранения.
• Температура пайки:Устройство выдерживает пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C в течение до 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение до 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний Ta=25°C и IF=20мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики светодиода.

• Сила света (Iv): 45.0 - 112 мкд (Тип. не указан)- Количество излучаемого видимого света. Широкий диапазон указывает на использование системы бинов (см. Раздел 3). Испытательный ток составляет 20мА.
• Угол обзора (2θ1/2): 120° (Типичный)- Угол, при котором сила света составляет половину интенсивности при 0° (на оси). Это очень широкий угол обзора, подходящий для применений, требующих широкой видимости.
• Пиковая длина волны (λp): 632 нм (Типичная)- Длина волны, на которой оптическая выходная мощность максимальна. Для красных светодиодов AlGaInP это обычно попадает в область от оранжево-красного до красного.
• Доминирующая длина волны (λd): 624 нм (Типичная)- Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, соответствующая цвету света светодиода. Для красных светодиодов она часто немного короче пиковой длины волны.
• Спектральная ширина (Δλ): 20 нм (Типичная)- Ширина излучаемого спектра на половине максимальной мощности (FWHM). Значение 20нм указывает на относительно чистый цвет.
• Прямое напряжение (VF): 1.7В - 2.4В (Тип. 2.0В)- Падение напряжения на светодиоде при токе 20мА. Конструкторы должны использовать это значение для расчета необходимого номинала токоограничивающего резистора. Типичное значение 2.0В является ключевым параметром проектирования.
• Обратный ток (IR): 10 мкА Макс.- Небольшой ток утечки, протекающий при приложении указанного обратного напряжения (5В).

3. Объяснение системы бинов

В документации описана система бинов по силе света для обеспечения стабильности яркости в производственных применениях. Конкретный код устройства "P1Q2" в номере детали относится к его бину.

• Код бина P1:Сила света от 45.0 мкд до 57.0 мкд.
• Код бина P2:Сила света от 57.0 мкд до 72.0 мкд.
• Код бина Q1:Сила света от 72.0 мкд до 90.0 мкд.
• Код бина Q2:Сила света от 90.0 мкд до 112 мкд.

Суффикс номера детали "P1Q2/3T" указывает, что данное конкретное устройство попадает в бин Q2 по силе света. Конструкторы могут выбрать подходящий бин на основе требуемого уровня яркости для своего применения. В документации также отмечается общий допуск ±11% на силу света внутри бина.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF упоминаются "Типичные электрооптические характеристические кривые", конкретные графики в тексте не приведены. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, эти кривые обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (Ток vs. Напряжение):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением и прямым током. "Колено" характеристики находится около типичного VF 2.0В. Эта кривая необходима для проектирования схемы управления.
• Зависимость силы света от прямого тока:Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно имея почти линейную зависимость в рабочем диапазоне, прежде чем эффективность упадет при очень высоких токах из-за нагрева.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового выхода с увеличением температуры перехода. Для большинства светодиодов выход уменьшается при повышении температуры.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~632нм и ширину ~20нм.

Конструкторам следует обратиться к полной графической документации от производителя для этих детальных кривых, чтобы оптимизировать производительность в различных температурных условиях и режимах управления.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в стандартном SMD корпусе. Чертеж в документации предоставляет критические размеры, включая длину, ширину, высоту корпуса и расположение выводов катода/анода. Катод обычно идентифицируется визуальным маркером, таким как выемка, зеленая точка или скошенный угол на корпусе. Допуск на размеры, как правило, составляет ±0.1мм, если не указано иное. Точное расположение посадочного места необходимо для успешной автоматической установки и пайки.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность необходима для работы светодиода. Схема корпуса в документации четко указывает вывод катода (отрицательный). Установка светодиода в обратном смещении предотвратит его свечение и, если будет превышен рейтинг обратного напряжения, может повредить устройство.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение критически важно для сохранения надежности. В документации приведены подробные инструкции.

6.1 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем. Пакет не следует открывать до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию. Если пакет открыт и компоненты не используются немедленно, они имеют "время жизни на открытом воздухе" 1 год в контролируемых условиях (≤30°C, ≤60% относительной влажности). При превышении этого срока или если индикатор осушителя меняет цвет, перед пайкой оплавлением требуется термообработка (60±5°C в течение 24 часов), чтобы предотвратить повреждение "попкорном" из-за испарения влаги.

6.2 Профиль оплавления при пайке

Указан профиль бессвинцового оплавления:

• Предварительный нагрев:150-200°C в течение 60-120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60-150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/секунду.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/секунду.

Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Плата не должна деформироваться или подвергаться механическим нагрузкам во время или после пайки.

6.3 Ручная пайка и перемонтаж

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, время воздействия на каждый вывод — не более 3 секунд. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25Вт). Между пайкой каждого вывода должен быть интервал охлаждения не менее 2 секунд. Перемонтаж настоятельно не рекомендуется, но если он неизбежен, следует использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механических нагрузок на паяные соединения.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды поставляются в стандартной для отрасли 8-миллиметровой перфорированной транспортной ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры катушки, ленты и защитной ленты приведены в документации для обеспечения совместимости с автоматическим сборочным оборудованием.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетка на катушке содержит несколько ключевых полей:

• P/N:Номер изделия (например, 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:Количество в упаковке (3000 шт.).
• CAT:Ранг силы света (например, Q2).
• HUE:Координаты цветности и ранг доминирующей длины волны.
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по проектированию

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления — простой последовательный резистор. Номинал резистора (R) рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF. Например, при питании 5В, типичном VF 2.0В и желаемом IF 20мА: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Номинальная мощность резистора должна быть не менее (Vпитания - VF) * IF = 0.06Вт; резистор на 1/8Вт или 1/10Вт достаточен. Этот резисторобязателендля предотвращения перегрузки по току, поскольку экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения вызывает большой всплеск тока, который может мгновенно разрушить устройство.

8.2 Вопросы проектирования

• Управление током:Всегда управляйте источником постоянного тока или источником напряжения с последовательным резистором. Никогда не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Тепловой режим:Хотя корпус мал, обеспечение достаточной площади медной оболочки вокруг тепловых площадок (если они есть) или общей вентиляции платы помогает поддерживать более низкую температуру перехода, сохраняя световой выход и долговечность.
• Защита от ЭСР:Реализуйте защиту от ЭСР на входных линиях, если светодиод находится в месте, доступном пользователю, и соблюдайте процедуры безопасного обращения с ЭСР во время сборки.

9. Техническое сравнение и отличия

Основное отличие 19-217 заключается в сочетании очень широкого угла обзора 120 градусов и его специфической точки ярко-красного цвета (λd ~624нм) на основе материала AlGaInP. По сравнению со старыми технологиями или светодиодами с более узким углом, он обеспечивает более равномерную видимость вне оси, что является преимуществом для панельных индикаторов и подсветки, где наблюдатель может находиться не прямо перед устройством. Его соответствие современным экологическим стандартам (RoHS, Halogen-Free) также является ключевым требованием для большинства современных производителей электроники.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом на 30мА для большей яркости?

О: Нет. Абсолютный максимальный рейтинг для постоянного прямого тока составляет 25мА. Превышение этого рейтинга грозит перегревом и преждевременным выходом из строя. Для более высокой яркости выберите светодиод из бина с более высокой силой света (например, Q2) или другой продукт, рассчитанный на больший ток.

В: В документации указано типичное VF 2.0В, но в моей схеме измеряется 2.2В. Это нормально?

О: Да. Прямое напряжение имеет указанный диапазон от 1.7В до 2.4В. Значение 2.2В хорошо в пределах максимального предела и является нормальным из-за производственных вариаций. Ваш расчет токоограничивающего резистора должен использовать максимальное VF (2.4В), чтобы гарантировать, что ток ни при каких условиях не превысит 25мА.

В: Нужно ли прогревать светодиоды, если пакет был открыт в течение недели?

О: Это зависит от условий хранения. Если они хранились в контролируемой среде, соответствующей условиям "времени жизни на открытом воздухе" (≤30°C, ≤60% относительной влажности), прогрев может не потребоваться. Однако, если условия хранения неизвестны или влажные, выполнение рекомендованного прогрева (60°C в течение 24 часов) является безопасной практикой для предотвращения дефектов пайки.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния с несколькими красными светодиодами.

Конструктор создает панель управления, требующую 10 однородных красных индикаторов состояния. Он выбирает светодиод 19-217/Q2 для стабильной яркости. Панель питается от шины 3.3В. Используя максимальное VF 2.4В для обеспечения безопасной работы при любых условиях, он рассчитывает последовательный резистор: R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Ближайшее стандартное значение — 47 Ом. Фактический ток при типичном VF 2.0В составит ~27.7мА, что немного выше абсолютного максимума. Поэтому, чтобы оставаться в пределах 25мА при любых условиях, следует использовать резистор большего номинала. Пересчет с целью 20мА при максимальном VF: R = (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. При типичном VF (2.0В) ток будет (3.3В-2.0В)/47Ом = 27.7мА, что слишком высоко. Лучший подход — проектировать для типичного случая, но проверять максимальный ток: Выбрать R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом (использовать 68 Ом). Максимальный ток при VF_min (1.7В) = (3.3В-1.7В)/68Ом = 23.5мА (безопасно). Этот пример подчеркивает важность учета всего диапазона VF при расчете резистора.

12. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда (электроны и дырки) рекомбинируют, они высвобождают энергию. В светодиоде на основе AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), таком как 19-217, эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов (света) в красной части видимого спектра. Конкретные длины волн (пик при 632нм, доминирующая при 624нм) определяются точной шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая задается в процессе выращивания кристалла. Широкий угол обзора 120 градусов достигается за счет формы и материала эпоксидной линзы, инкапсулирующей полупроводниковый чип.

13. Тенденции и развитие технологий

Тенденция в SMD индикаторных светодиодах продолжается в направлении повышения эффективности, уменьшения размеров корпусов и улучшения надежности. В то время как 19-217 использует проверенную технологию AlGaInP для красного цвета, новые материалы и конструкции чипов могут предложить более высокую световую отдачу (больше светового потока на ватт). Также растет акцент на более жесткие допуски бинов как по цвету, так и по интенсивности, чтобы соответствовать требованиям применений, требующих высокой однородности, таких как полноцветные дисплеи и автомобильные световые кластеры. Кроме того, стремление к миниатюризации сохраняется, подталкивая к корпусам меньше традиционного посадочного места 2.0мм x 1.25мм. Экологические стандарты соответствия (Halogen-Free, REACH), выделенные в этой документации, теперь являются базовыми требованиями практически для всех электронных компонентов, продаваемых по всему миру.