Техническая спецификация SMD светодиода 19-21 глубокого красного свечения - Габариты 2.0x1.25x0.8мм - Напряжение 1.7-2.3В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации компактного светодиода глубокого красного свечения для поверхностного монтажа в корпусе 19-21. Разработанный для современных автоматизированных процессов сборки, этот компонент предлагает значительные преимущества в использовании площади платы и миниатюризации конструкции. Его основное применение - в качестве индикатора или источника подсветки в различных электронных устройствах, благодаря высокой яркости и надежной работе при малых габаритах.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества этого светодиода обусловлены его конструкцией SMD (устройство для поверхностного монтажа). По сравнению с традиционными выводными компонентами, он обеспечивает:

• Уменьшение размера платы и повышение плотности монтажа:Небольшой корпус 19-21 позволяет более плотное размещение компонентов, что приводит к более компактным конструкциям печатных плат.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется на 8-мм ленте на 7-дюймовых катушках, полностью совместим с высокоскоростным оборудованием для установки компонентов, упрощая производство.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS и EU REACH, а также стандартам по отсутствию галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Надежная пайка:Подходит как для инфракрасной, так и для паровой пайки оплавлением.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для различных применений, требующих надежного красного индикатора или подсветки, включая:

• Подсветку приборных панелей, переключателей и символов.
• Индикаторы состояния и подсветку в телекоммуникационном оборудовании (например, телефоны, факсы).
• Общую подсветку ЖК-панелей.
• Индикаторы общего назначения в потребительской и промышленной электронике.

2. Анализ технических параметров

В данном разделе представлена подробная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, определяющих рабочие характеристики светодиода.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Максимальный постоянный ток для надежной долгосрочной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА (при скважности 1/10, 1кГц). Подходит для импульсного режима, но не для постоянного тока.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять при Ta=25°C, ограничивая комбинацию прямого напряжения и тока.
• Чувствительность к ЭСР (HBM):2000В. Классифицирует устройство как умеренно устойчивое к электростатическому разряду, но стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР все равно необходимы.
• Температурный диапазон:Рабочий: от -40°C до +85°C; хранение: от -40°C до +90°C.
• Температура пайки:Выдерживает профили оплавления с пиком 260°C в течение 10 секунд или ручную пайку при 350°C в течение 3 секунд на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при Ta=25°C и I_F=20мА. Это типичные рабочие параметры.

• Сила света (I_v):Диапазон от 36.0 мкд (мин.) до 90.0 мкд (макс.), с типичным допуском ±11%. Это определяет воспринимаемую яркость.
• Угол обзора (2θ_1/2):Приблизительно 100 градусов (тип.). Этот широкий угол обеспечивает хорошую видимость вне оси.
• Пиковая длина волны (λ_p):650 нм (тип.). Длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Между 636.0 нм и 646.0 нм. Это определяет воспринимаемый цвет (глубокий красный).
• Спектральная ширина (Δλ):Приблизительно 20 нм (тип.). Указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):Между 1.70 В и 2.30 В при 20мА, с типичным допуском ±0.05В. Это критически важно для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):Максимум 10 мкА при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы при обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт сортируется по рабочим характеристикам для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Артикул 19-21/R8C-FN2Q1/3T включает эти коды сортировки.

3.1 Сортировка по силе света

Сортировка при I_F=20мА. Код "Q1" в артикуле соответствует наивысшему уровню яркости.

• N2:36.0 – 45.0 мкд
• P1:45.0 – 57.0 мкд
• P2:57.0 – 72.0 мкд
• Q1:72.0 – 90.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Сортировка при I_F=20мА. Код "FN2", вероятно, относится к этой сортировке по цветности.

• FF4:636.0 – 641.0 нм
• FF5:641.0 – 646.0 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Сортировка при I_F=20мА. Код "19-21" в артикуле указывает на диапазон напряжения.

• 19:1.70 – 1.80 В
• 20:1.80 – 1.90 В
• 21:1.90 – 2.00 В
• 22:2.00 – 2.10 В
• 23:2.10 – 2.20 В
• 24:2.20 – 2.30 В

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Показывает, как яркость увеличивается с током, обычно сублинейно при высоких токах из-за нагрева.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Демонстрирует экспоненциальную ВАХ диода.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает уменьшение светового потока при повышении температуры перехода, что является ключевым фактором для теплового менеджмента.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром около 650нм и шириной ~20нм.

Конструкторам следует обращаться к этим кривым для понимания работы в нестандартных условиях (разные токи, температуры).

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD 19-21 имеет номинальные размеры 2.0мм (длина) x 1.25мм (ширина) x 0.8мм (высота). На корпусе четко обозначена метка катода для правильной ориентации. Все неуказанные допуски составляют ±0.1мм. Точный чертеж размеров необходим для проектирования контактных площадок на печатной плате.

5.2 Определение полярности

Правильная полярность имеет решающее значение. На корпусе имеется отчетливая метка катода. Неправильная установка предотвратит свечение светодиода, так как он будет находиться под обратным смещением.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Светодиод рассчитан на бессвинцовую пайку оплавлением. Рекомендуемый профиль включает:

• 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 6°C/сек нагрев и 3°C/сек охлаждение выше 255°C.

Важно:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз во избежание повреждений от термического напряжения.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка:

• Используйте паяльник с температурой жала <350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод.Используйте паяльник мощностью ≤25Вт.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода.
• Избегайте приложения механического напряжения к компоненту во время пайки.

6.3 Хранение и чувствительность к влажности

Компоненты упакованы в влагозащитные барьерные пакеты с осушителем.

• Перед использованием:Не вскрывайте пакет до готовности к сборке.
• После вскрытия:Используйте в течение 168 часов (7 дней) при хранении при ≤30°C и ≤60% относительной влажности.
• Предел воздействия:Если время воздействия превышено или осушитель указывает на насыщение, требуется прогрев при 60±5°C в течение 24 часов перед пайкой оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации упаковки

Светодиоды поставляются в формате ленты на катушке, подходящем для автоматизированной сборки.

• Ширина несущей ленты: 8mm.
• Диаметр катушки:7 дюймов.
• Количество на катушке:3000 штук.
• Влагозащитный пакет:Включает осушитель и индикатор влажности.

7.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и проверки:

• Артикул заказчика (CPN)
• Номер продукта (P/N)
• Количество упаковки (QTY)
• Ранг силы света (CAT)
• Ранг цветности/доминирующей длины волны (HUE)
• Ранг прямого напряжения (REF)
• Номер партии (LOT No.)

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Ограничение тока является обязательным

Светодиоды являются устройствами с токовым управлением.Всегда должен использоваться внешний токоограничивающий резистор, включенный последовательно.Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент; небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока, если он не ограничен должным образом. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

8.2 Тепловой менеджмент

Хотя корпус мал, рассеиваемая мощность (до 60мВт) генерирует тепло. Для непрерывной работы при высоких токах или в условиях повышенной температуры окружающей среды обеспечьте достаточную площадь медной фольги на печатной плате или используйте тепловые переходные отверстия для отвода тепла от контактных площадок светодиода, поддерживая более низкую температуру перехода для оптимального срока службы и стабильности светового потока.

8.3 Ограничения по применению

Данный продукт предназначен для общих коммерческих и промышленных применений. Он может не подходить для применений с высокими требованиями к надежности без предварительной квалификации. К таким применениям относятся, но не ограничиваются, автомобильные системы безопасности, военная/аэрокосмическая техника и медицинское оборудование, критичное для жизни. Устройство не должно эксплуатироваться за пределами спецификаций, изложенных в данном техническом описании.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие данного светодиода 19-21 глубокого красного свечения заключается в его специфической комбинации атрибутов:

• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528):Предлагает значительно меньшие габариты для конструкций с ограниченным пространством, хотя часто при более низком общем световом потоке.
• По сравнению со стандартными красными светодиодами (например, 630нм):Излучение глубокого красного цвета 650нм обеспечивает определенную цветовую точку, которая может требоваться по специфическим эстетическим или функциональным причинам (например, определенные сенсорные применения, специфические требования к цвету подсветки).
• По сравнению с несортированными светодиодами:Комплексная система сортировки (интенсивность, длина волны, напряжение) обеспечивает гораздо более строгую однородность цвета и яркости в пределах производственной партии, что критически важно для применений с использованием нескольких светодиодов, где важна равномерность.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Зачем моему светодиоду нужен последовательный резистор?

ВАХ светодиода очень крутая. Без резистора для ограничения тока любое небольшое изменение напряжения питания или прямого падения напряжения (которое меняется с температурой) вызовет большое изменение тока, вероятно, превышающее предельно допустимые параметры и разрушающее светодиод. Резистор обеспечивает стабильный, предсказуемый ток.

10.2 Можно ли питать этот светодиод напряжением выше его V_F?

Да, нотолько если вы используете последовательный резистор(или драйвер постоянного тока) для падения избыточного напряжения и установки правильного тока. Подача источника напряжения, напрямую равного V_F, непрактична из-за разброса параметров между экземплярами и температурных вариаций.

10.3 Что произойдет, если припаять его неправильной полярностью?

Светодиод не загорится, так как он будет находиться под обратным смещением. Пока обратное напряжение не превышает максимальный предел в 5В, кратковременная неправильная установка не должна вызвать немедленного повреждения. Однако устройство не будет функционировать.

10.4 Почему существует ограничение в 7 дней после вскрытия влагозащитного пакета?

Пластиковый корпус SMD-компонентов может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро расширяться, вызывая внутреннее расслоение или эффект "попкорна", который раскалывает кристалл светодиода или корпус. Срок хранения в 7 дней предполагает надлежащие условия хранения; его превышение требует прогрева для удаления влаги.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий:Проектирование панели индикаторов состояния с 10 однородными светодиодами глубокого красного свечения, питаемыми от шины цифровой логики 5В.

1. Выбор тока:Выберите ток управления. Для хорошей яркости и долговечности указан ток 20мА. Использование 15мА увеличило бы срок службы и уменьшило нагрев.
2. Расчет резистора:Предположим наихудший случай V_F= 2.3В (Макс. из спецификации). Для I_F=20мА при 5В: R = (5В - 2.3В) / 0.02А = 135 Ом. Ближайшее стандартное значение - 130 Ом или 150 Ом. Использование 150 Ом дает I_F≈ (5-2.3)/150 = 18мА, что безопасно и соответствует спецификации.
3. Мощность на резисторе:P = I²R = (0.018)²* 150 = 0.0486Вт. Стандартный резистор 1/8Вт (0.125Вт) достаточен.
4. Разводка печатной платы:Разместите резистор 150 Ом последовательно с анодом каждого светодиода. Следуйте габаритным размерам корпуса для разводки контактных площадок. Убедитесь, что метка катода на шелкографии печатной платы соответствует маркировке светодиода. Для улучшения тепловых характеристик соедините контактные площадки светодиода с небольшим полигоном меди.
5. Сборка:Держите катушки запечатанными до готовности производственной линии. Точно следуйте профилю оплавления. После сборки избегайте изгиба печатной платы вблизи светодиодов.

12. Принцип работы

Данный светодиод основан на полупроводниковом кристалле AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода (V_F), электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В этой конкретной материальной системе энергия, выделяемая при рекомбинации, соответствует фотону в области глубокого красного цвета видимого спектра (приблизительно 650нм). Эпоксидный корпус является прозрачным для максимального извлечения света, а также служит для защиты полупроводникового кристалла от окружающей среды.

13. Технологические тренды

Корпус 19-21 представляет собой продолжающуюся тенденцию в оптоэлектронике к миниатюризации и интеграции. Хотя это не самый маленький доступный сегодня корпус, он предлагает баланс между размером, технологичностью и производительностью. Отраслевые тенденции для светодиодов индикаторного типа продолжают фокусироваться на:

• Повышение эффективности:Достижение более высокой силы света (мкд) при более низких токах управления для снижения энергопотребления системы.
• Улучшение надежности:Улучшение материалов и корпусов для выдерживания более высоких температур пайки оплавлением и более суровых условий окружающей среды.
• Более строгая сортировка:Предоставление более точной сортировки по цвету и интенсивности для удовлетворения требований применений, требующих высокой однородности, таких как полноцветные дисплеи или массивы подсветки.
• Расширение соответствия:Соблюдение развивающихся глобальных экологических и нормативов безопасности (RoHS, REACH, без галогенов) теперь является стандартным требованием.