Техническая спецификация SMD светодиода 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T - Размер 1.6x0.8x0.77мм - Напряжение 2.6-3.0В - Мощность 95мВт - Чистый белый

1. Обзор продукта

19-219/T3D-AQ2R2TY/3T — это компактный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных электронных приложений, требующих надежной индикации и подсветки. Этот монохромный светодиод излучает чистый белый свет, достигаемый с помощью чипа InGaN, инкапсулированного в желтую рассеивающую смолу. Его основные преимущества включают значительно уменьшенные габариты по сравнению с традиционными светодиодами в свинцовых корпусах, что позволяет достичь более высокой плотности монтажа на печатных платах, снизить требования к хранению и, в конечном итоге, способствует миниатюризации конечного оборудования. Компонент также не содержит свинца и соответствует директивам RoHS, что делает его пригодным для экологически ориентированных проектов.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Миниатюрный корпус:Малый форм-фактор (1.6мм x 0.8мм) позволяет создавать плотные компоновки плат и более компактные конечные продукты.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется на 8-миллиметровой ленте на 7-дюймовых катушках, полностью совместим со стандартным автоматическим оборудованием для сборки.
• Надежная пайка:Совместим с процессами пайки оплавлением как инфракрасным, так и паровым, что обеспечивает надежное производство.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS.
• Малый вес:Идеально подходит для портативных и миниатюрных применений, где вес является критическим фактором.

1.2 Целевые области применения

Этот светодиод универсален и находит применение в нескольких ключевых областях:

• Телекоммуникации:Используется в качестве индикаторов состояния и подсветки клавиш и дисплеев в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Подсветка дисплеев:Подходит для плоской подсветки ЖК-панелей, а также подсветки переключателей и символов.
• Общее назначение для индикации:Может использоваться в широком спектре потребительской электроники, промышленных системах управления и автомобильных интерьерах, где требуется компактный источник белого света.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный анализ абсолютных максимальных параметров и ключевых рабочих характеристик светодиода. Соблюдение этих пределов крайне важно для обеспечения долгосрочной надежности и предотвращения выхода устройства из строя.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или вблизи них не рекомендуется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Максимальный постоянный ток для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):100мА (при скважности 1/10, 1кГц). Это позволяет использовать кратковременные импульсы более высокого тока, что полезно для мультиплексирования или импульсного режима работы.
• Рассеиваемая мощность (P_d):95мВт. Максимальная мощность, которую может рассеивать корпус, рассчитывается как V_F* I_F.
• Электростатический разряд (ESD):150В (модель человеческого тела). Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие процедуры защиты от статического электричества.
• 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:Оплавление: максимум 260°C в течение 10 секунд. Ручная пайка: максимум 350°C в течение 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Конструкторам следует использовать типичные (Typ.) значения для первоначальных расчетов, но проектировать с учетом минимальных/максимальных диапазонов.

• Сила света (I_v):90.0 - 180 мкд (от минимума до максимума, с бинингом). Измеряется при прямом токе (I_F) 5мА. Широкий диапазон управляется через систему бининга, подробно описанную далее.
• Угол обзора (2θ_1/2):130 градусов (типично). Такой широкий угол обзора делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения или видимости с нескольких углов.
• Прямое напряжение (V_F):2.6В - 3.0В (при I_F=5мА). Этот параметр также подвергается бинингу. Последовательно со светодиодом должен использоваться токоограничивающий резистор для установки рабочего тока на основе напряжения питания и V_F range.
• Обратный ток (I_R):максимум 50 мкА (при V_R=5В). Это указывает на уровень тока утечки, когда устройство находится под обратным смещением.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности яркости и цвета в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе измеренных характеристик. Светодиод 19-219 использует три различных критерия бининга.

3.1 Бининг по силе света

Светодиоды классифицируются по бинам (Q1, R1, R2) на основе измеренной силы света при 5мА. Это позволяет разработчикам выбрать класс яркости, подходящий для их применения, обеспечивая единообразный внешний вид в конструкциях с несколькими светодиодами.

• Бин Q1:90.0 - 112 мкд
• Бин R1:112 - 140 мкд
• Бин R2:140 - 180 мкд

3.2 Бининг по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по бинам в зависимости от падения прямого напряжения (V_F) при 5мА. Совпадение бинов V_Fможет помочь достичь более равномерного распределения тока при параллельном соединении светодиодов.

• Бин 28:2.6В - 2.7В
• Бин 29:2.7В - 2.8В
• Бин 30:2.8В - 2.9В
• Бин 31:2.9В - 3.0В

3.3 Бининг по координатам цветности

Для белых светодиодов согласованность цвета критически важна. Продукты сортируются на шесть бинов (1-6) на основе их координат цветности CIE 1931 (x, y), измеренных при I_F=5мА. Каждый бин определяет четырехугольную область на диаграмме CIE. Спецификация требует допуска ±0.01 в координатах. Выбор светодиодов из одного бина цветности необходим для применений, где важна цветопередача.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение светодиода в различных условиях. Понимание этих кривых является ключом к оптимальному проектированию схемы.

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

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током и напряжением. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Кривая необходима для выбора подходящего значения токоограничивающего резистора. Небольшое изменение напряжения может привести к значительному изменению тока, что подчеркивает необходимость стабилизации тока.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график демонстрирует, что световой выход примерно пропорционален прямому току в рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за повышенного нагрева.

4.3 Зависимость силы света от температуры окружающей среды

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры p-n перехода. Эта кривая количественно определяет это снижение. Для высокотемпературных сред или работы на высокой мощности необходимо учитывать тепловое управление для поддержания яркости.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности устройства и обеспечить надежность.

4.5 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает относительную интенсивность по длинам волн для этого белого светодиода. Обычно она имеет синий пик от чипа InGaN и более широкую желтую полосу излучения от люминофора, которые в совокупности дают белый свет.

4.6 Диаграмма направленности

Эта полярная диаграмма визуально представляет пространственное распределение света (диаграмму направленности), подтверждая типичный угол обзора в 130 градусов.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Светодиод имеет компактные размеры 1.6мм (длина) x 0.8мм (ширина) с типичной высотой 0.77мм. Критически важные размеры включают расстояние и размер контактных площадок. Предоставлена рекомендуемая конфигурация контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления. Катод идентифицируется специальной маркировкой на площадке или скошенным углом на виде снизу корпуса.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность жизненно важна. Катодная площадка четко обозначена на чертеже корпуса. На несущей ленте также указана ориентация полярности для руководства автоматическим сборочным оборудованием.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой пайки необходимо соблюдать определенный температурный профиль:

• 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/охлаждения:Максимум 3°C/сек до 255°C, и в целом максимум 6°C/сек.

Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же светодиоде.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, требуется особая осторожность. Используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C, прикладывая тепло к каждому выводу не более 3 секунд. Мощность паяльника должна быть 25Вт или меньше. Между пайкой каждого вывода должен быть интервал не менее 2 секунд для предотвращения теплового удара.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности (RH).
• После вскрытия (срок хранения на производстве):1 год при ≤30°C и ≤60% RH. Неиспользованные детали должны быть повторно запечатаны.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя изменился или превышено время хранения, перед использованием в процессе оплавления необходимо прогреть при 60±5°C в течение 24 часов.

6.4 Критически важные меры предосторожности

• Ограничение тока:Внешний последовательный резистор обязателен. Без него незначительные колебания напряжения питания могут вызвать большие, разрушительные скачки тока.
• Механические нагрузки:Избегайте приложения нагрузок к корпусу светодиода во время пайки или в конечном применении. Не деформируйте печатную плату после сборки.
• Ремонт:Ремонт после пайки настоятельно не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы предотвратить механические нагрузки из-за несоответствия теплового расширения.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Компоненты поставляются на 8-миллиметровой несущей ленте, намотанной на стандартную катушку диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 3000 штук. Предоставлены подробные размеры катушки и несущей ленты для совместимости с автоматическим сборочным оборудованием.

7.2 Расшифровка этикетки

Этикетка на катушке содержит несколько кодов:

• P/N:Номер продукта (например, 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T).
• CAT:Ранг силы света (например, Q1, R1, R2).
• HUE:Координаты цветности и ранг доминирующей длины волны (например, 1-6).
• REF:Ранг прямого напряжения (например, 28-31).
• LOT No:Прослеживаемый номер производственной партии.

Эти коды позволяют точно идентифицировать и отслеживать характеристики производительности продукта.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Проектирование схемы

Наиболее критическим аспектом управления этим светодиодом является стабилизация тока. Простой последовательный резистор достаточен для многих применений. Значение резистора (R_s) можно рассчитать по закону Ома: R_s= (V_{питания}- V_F) / I_F. Всегда используйте максимальное значение V_Fиз диапазона бина, чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый I_Fкогда V_{питания}находится на максимуме. Для стабильности при изменении температуры или при переменном напряжении питания рассмотрите возможность использования драйвера постоянного тока.

8.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала, при высокой температуре окружающей среды или в закрытых пространствах температура p-n перехода может повышаться, снижая световой выход и срок службы. Обеспечьте достаточный воздушный поток или тепловые развязки в разводке печатной платы, особенно если несколько светодиодов используются близко друг к другу.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 130 градусов обеспечивает широкое, рассеянное освещение. Для применений, требующих более сфокусированного луча, потребуется вторичная оптика (линзы). Желтая рассеивающая смола помогает достичь равномерного светового вида.

9. Техническое сравнение и позиционирование

Светодиод 19-219 относится к категории ультраминиатюрных SMD светодиодов. Его ключевым отличием является очень малая площадь 1.6мм x 0.8мм, что меньше, чем у распространенных корпусов, таких как 0603 (1.6мм x 0.8мм схожа по площади, но часто имеет другую форму) или 0805. Это делает его идеальным для применений с ограниченным пространством, где важен каждый квадратный миллиметр. По сравнению с более крупными PLCC или светодиодами в сквозных отверстиях, он предлагает значительно более высокую плотность монтажа и необходим для современной автоматизированной сборки. Чистый белый цвет, достигаемый с помощью синего чипа и желтого люминофора, обеспечивает нейтральную или холодную белую точку, подходящую для индикации и подсветки.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

Светодиоды — это диоды с очень крутой вольт-амперной характеристикой в области прямого смещения. Небольшое увеличение напряжения сверх номинального V_Fвызывает непропорционально большое увеличение тока, что может мгновенно разрушить устройство из-за перегрева. Резистор обеспечивает линейное, предсказуемое падение напряжения, которое стабилизирует ток.

10.2 Могу ли я питать этот светодиод от источника 5В?

Да, но вы должны использовать последовательный резистор. Например, для достижения I_F=20мА при V_F3.0В (макс.), значение резистора будет R = (5В - 3.0В) / 0.020А = 100 Ом. Мощность, рассеиваемая на резисторе, составит P = I²R = (0.02^2)*100 = 0.04Вт, поэтому стандартный резистор на 1/8Вт или 1/10Вт подойдет.

10.3 Что означают коды бинов для моего проекта?

Если в вашем проекте используется несколько светодиодов и требуется равномерная яркость, вы должны указывать светодиоды из одного бина силы света (CAT) и бина цветности (HUE). Если вы подключаете светодиоды параллельно, использование одного бина прямого напряжения (REF) может помочь достичь более сбалансированного распределения тока, хотя индивидуальные резисторы для каждого светодиода по-прежнему остаются наиболее надежным методом.

10.4 Насколько чувствителен этот светодиод к ESD?

С рейтингом ESD 150В (HBM) он имеет умеренную чувствительность. Во время обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от статического электричества: использовать заземленные рабочие места, антистатические браслеты и проводящие контейнеры. Автоматическая упаковка на ленте и катушке помогает минимизировать ручное обращение.

11. Примеры проектирования и использования

11.1 Пример: Панель многосветодиодных индикаторов состояния

Представьте проектирование компактной панели управления с 12 белыми индикаторами состояния. Использование светодиода 19-219 позволяет разместить их с очень малым шагом. Чтобы обеспечить единообразный внешний вид, разработчик указывает все светодиоды из бина R1 (112-140 мкд) и бина цветности 3. Каждый светодиод питается от шины 5В через последовательный резистор 150 Ом, устанавливая ток примерно в 13мА (предполагая V_F~ 3.0В), что хорошо в пределах лимита 25мА и обеспечивает достаточную яркость при максимальном сроке службы. Разводка печатной платы включает рекомендуемую геометрию контактных площадок и обеспечивает небольшие тепловые перемычки к площадкам для облегчения пайки при сохранении хорошего теплового пути.

12. Введение в технологический принцип

Этот белый светодиод основан на полупроводниковом принципе, называемом электролюминесценцией. Основой является чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прохождении прямого тока через его p-n переход. Этот синий свет затем попадает на слой желтого люминофора (керамические частицы), встроенного в инкапсулирующую эпоксидную смолу. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Конкретные соотношения излучения чипа и эффективности преобразования люминофора определяют точную цветовую температуру (теплый, нейтральный, холодный) и координаты цветности производимого белого света.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в области индикаторных и подсветочных светодиодов продолжает активно двигаться в сторону миниатюризации, повышения эффективности и улучшения согласованности цвета. Корпуса, подобные 19-219, представляют собой постоянные усилия по уменьшению размеров при сохранении или улучшении оптических характеристик. Кроме того, наблюдается постоянное стремление к повышению надежности в более широких диапазонах температур и в более жестких условиях окружающей среды для соответствия автомобильным и промышленным стандартам. Переход на бессвинцовые и соответствующие RoHS материалы теперь является стандартом. Будущие разработки могут включать еще меньшие форм-факторы, интегрированные схемы драйверов внутри корпуса и светодиоды с регулируемой цветовой температурой для приложений интеллектуального освещения, хотя для простых индикаторных функций основная технология синего чипа + люминофор остается доминирующей благодаря своей экономической эффективности и надежности.