Техническая документация на SMD светодиод 19-217 - Красновато-оранжевый - Угол обзора 120° - Прямой ток 5мА

1. Обзор продукта

19-217 — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для современных компактных электронных сборок. Он использует чип из AlGaInP (фосфида алюминия-галлия-индия) для получения красновато-оранжевого свечения. Его основное преимущество заключается в значительно уменьшенных габаритах по сравнению с традиционными светодиодами в выводных корпусах, что позволяет достичь более высокой плотности компоновки на печатных платах (ПП), снизить требования к хранению и в конечном итоге способствует миниатюризации конечного оборудования. Компонент имеет малый вес, что делает его подходящим для применений, где пространство и вес являются критическими ограничениями.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюризация:Корпус SMD позволяет создавать более компактные конструкции плат.
• Совместимость с автоматизацией:Поставляется на 8-мм ленте на 7-дюймовых катушках, полностью совместим с высокоскоростным автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Совместимость с процессами:Подходит как для инфракрасной, так и для пайки оплавлением в паровой фазе.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Целевые области применения

Этот светодиод универсален и находит применение в различных ролях для подсветки и индикации, включая:

• Подсветку приборных панелей, переключателей и символов.
• Индикаторы состояния и подсветку клавиатур в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты.
• Светодиоды общего назначения для индикации.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

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

• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Постоянный прямой ток (I_F):25 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА (при скважности 1/10, 1 кГц)
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт
• Электростатический разряд (ESD), модель человеческого тела (HBM):2000 В
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +90°C
• Температура пайки (T_sol):Оплавление: макс. 260°C в течение 10 сек; Ручная: макс. 350°C в течение 3 сек.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерения проведены при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и стандартном испытательном токе (I_F) 5 мА, если не указано иное.

• Сила света (I_v):14.5 мкд (Мин.), 36.0 мкд (Макс.). Допуск ±11%.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (Тип.). Этот широкий угол обеспечивает хорошую видимость с различных ракурсов.
• Пиковая длина волны (λ_p):621 нм (Тип.).
• Доминирующая длина волны (λ_d):605.5 нм (Мин.), 625.5 нм (Макс.). Допуск ±1 нм. Этот параметр определяет воспринимаемый цвет.
• Спектральная ширина (Δλ):18 нм (Тип.). Это указывает на спектральную чистоту излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):1.7 В (Мин.), 2.2 В (Макс.) при I_F=5мА. Допуск ±0.05В. Этот параметр критически важен для расчета токоограничивающего резистора.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (Макс.) при V_R=5В. Устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров.

3.1 Бинирование по силе света

Бинирование при I_F= 5 мА.

• L2:14.5 – 18.0 мкд
• M1:18.0 – 22.5 мкд
• M2:22.5 – 28.5 мкд
• N1:28.5 – 36.0 мкд

3.2 Бинирование по доминирующей длине волны

Бинирование при I_F= 5 мА. Это напрямую коррелирует с оттенком красновато-оранжевого цвета.

• E1:605.5 – 609.5 нм
• E2:609.5 – 613.5 нм
• E3:613.5 – 617.5 нм
• E4:617.5 – 621.5 нм
• E5:621.5 – 625.5 нм

3.3 Бинирование по прямому напряжению

Бинирование при I_F= 5 мА. Важно для проектирования схем равномерного управления током для нескольких светодиодов.

• 19:1.7 – 1.8 В
• 20:1.8 – 1.9 В
• 21:1.9 – 2.0 В
• 22:2.0 – 2.1 В
• 23:2.1 – 2.2 В

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлены несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения светодиода в различных рабочих условиях.

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

Эта нелинейная зависимость показывает, что небольшое увеличение напряжения сверх типичного V_Fможет вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Это подчеркивает абсолютную необходимость использования токоограничивающего резистора или источника постоянного тока, включенного последовательно со светодиодом.

4.2 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Световой поток увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Работа выше рекомендуемого постоянного тока (25мА) может увеличить яркость, но сократит срок службы и надежность из-за повышения температуры перехода.

4.3 Зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды

Сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это тепловое снижение параметров является критически важным соображением для применений, работающих в условиях высоких температур. Кривая показывает производительность от -40°C до +100°C.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для предотвращения перегрева максимальный ток должен быть снижен при работе выше определенной температуры (обычно 25°C).

4.5 Спектральное распределение

График показывает относительную интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны 621 нм. Форма и ширина (18 нм) этой кривой определяют чистоту цвета.

4.6 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма, иллюстрирующая угловое распределение интенсивности света, подтверждающая угол обзора 120 градусов, при котором интенсивность падает до половины от максимального значения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод поставляется в стандартном SMD-корпусе. Точные размеры (длина, ширина, высота) и расположение контактных площадок определены в чертеже корпуса в техническом описании. Чертеж включает критические размеры, такие как расстояние между выводами и рекомендуемый рисунок контактных площадок на ПП для обеспечения качественной пайки и механической стабильности. Компонент имеет прозрачную линзу из эпоксидной смолы. Полярность указывается маркировкой на корпусе или асимметричным дизайном контактных площадок (обычно катодная площадка может быть помечена или иметь другую форму). Конструкторы должны обращаться к конкретному чертежу размеров для точного создания посадочного места.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением (бессвинцовая)

Критически важный процесс для надежной сборки.

• Предварительный нагрев:150–200°C в течение 60–120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60–150 секунд.
• Пиковая температура:максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:максимум 10 секунд.
• Скорость нагрева:максимум 6°C/сек.
• Скорость охлаждения:максимум 3°C/сек.

Важно:Пайку оплавлением на одном и том же светодиоде не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала < 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее.
• Соблюдайте минимальный интервал в 2 секунды между пайкой каждого вывода для предотвращения теплового удара.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитный пакет с осушителем.

• Не вскрывайтепакет до момента готовности к использованию.
• После вскрытия неиспользованные светодиоды должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• "Время жизни на производстве" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней).
• Если время жизни на производстве превышено или осушитель указывает на поглощение влаги, требуется процедура сушки: 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная упаковка — 3000 штук на катушке. Размеры катушки, несущей ленты и покровной ленты указаны для обеспечения совместимости с автоматическим оборудованием. Этикетка на катушке содержит ключевую информацию для прослеживаемости и правильного применения: номер продукта (P/N), количество (QTY) и конкретные коды бинов для силы света (CAT), доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Ограничение тока является обязательным

Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F— прямое напряжение светодиода при желаемом токе I_F. Всегда используйте максимальное значение V_Fиз технического описания для консервативного проектирования, чтобы предотвратить перегрузку по току.

8.2 Тепловой менеджмент

Несмотря на малые размеры корпуса, рассеиваемая мощность (до 60 мВт) генерирует тепло. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на ПП (тепловые площадки) вокруг контактных площадок светодиода для отвода тепла, особенно при работе на высоких токах или в теплых средах. Соблюдайте кривую снижения прямого тока.

8.3 Защита от электростатического разряда (ESD)

Хотя компонент рассчитан на 2000В HBM, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ESD для предотвращения скрытых повреждений.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Светодиод 19-217 на основе технологии AlGaInP предлагает явные преимущества для красновато-оранжевых применений по сравнению с другими технологиями, такими как AllnGaP или светодиоды с фильтрами. AlGaInP обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую стабильность цвета при изменении температуры и тока для цветов в спектре от красного до янтарного. Его угол обзора 120 градусов шире, чем у многих светодиодов с "верхним излучением", что делает его подходящим для применений, требующих широкой видимости. Формат SMD обеспечивает меньшую высоту и лучшую пригодность для автоматической сборки по сравнению со сквозными аналогами.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Зачем моему светодиоду нужен резистор?

Светодиоды — это приборы, управляемые током. Их ВАХ имеет экспоненциальный характер, что означает, что крошечное увеличение напряжения вызывает большое увеличение тока, которое может мгновенно разрушить светодиод. Резистор ограничивает ток до безопасного, заданного значения.

10.2 Можно ли питать этот светодиод от источника 5В?

Да, но вы должны использовать последовательный резистор. Например, для достижения I_F=5мА при V_{питания}=5В и типичном V_F=2.0В, значение резистора будет R = (5В - 2.0В) / 0.005А = 600 Ом. Используйте стандартное значение, например, 620 Ом.

10.3 Что произойдет, если превысить максимальную температуру или время пайки?

Чрезмерный нагрев может повредить внутренний полупроводниковый кристалл, проводящие перемычки или эпоксидную линзу, что приведет к немедленному отказу или снижению долгосрочной надежности (уменьшение светового потока, смещение цвета). Всегда следуйте рекомендуемому профилю.

10.4 Как интерпретировать коды бинов на этикетке?

Коды бинов (например, CAT: N1, HUE: E4, REF: 21) сообщают вам конкретную группу производительности светодиодов на этой катушке. "N1" означает, что сила света находится в диапазоне 28.5-36.0 мкд, "E4" означает, что доминирующая длина волны составляет 617.5-621.5 нм, а "21" означает, что прямое напряжение составляет 1.9-2.0В. Это позволяет обеспечить постоянство характеристик в вашем изделии.

11. Пример проекта и использования

Сценарий:Проектирование панели индикаторов состояния для промышленного контроллера. Панель требует нескольких красновато-оранжевых индикаторов, которые должны быть равномерно яркими и иметь одинаковый цветовой оттенок, видимый оператором под широким углом.

Реализация:

1. Выбор компонента:Светодиод 19-217 выбран из-за его формата SMD (упрощает автоматическую сборку), широкого угла обзора 120° и доступного бинирования для постоянства.
2. Проектирование схемы:Имеется шина питания 5В. Целевой ток I_F= 5мА для долгого срока службы и умеренной яркости. Используя максимальное V_F= 2.2В для консервативного проектирования: R = (5В - 2.2В) / 0.005А = 560 Ом. Резистор 560Ω, 1/8Вт устанавливается последовательно с каждым светодиодом.
3. Разводка печатной платы:Светодиоды размещены с достаточным интервалом. Посадочное место на ПП соответствует рекомендуемому рисунку из технического описания. Дополнительная медная разводка подключена к катодной площадке для небольшого улучшения теплоотвода.
4. Закупка:Светодиоды заказываются с указанием строгих требований к бинированию (например, CAT: M2 или N1, HUE: E3 или E4) для обеспечения визуальной однородности всех индикаторов на панели.
5. Сборка:Компоненты собираются с использованием стандартного бессвинцового профиля оплавления, строго соблюдая ограничения по времени и температуре.

Такой подход приводит к созданию надежной, однородной и профессионально выглядящей панели индикаторов.

12. Принцип работы

Свет генерируется в процессе, называемом электролюминесценцией. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал диода, электроны из полупроводника n-типа и дырки из полупроводника p-типа инжектируются в активную область (квантовую яму в слое AlGaInP). При рекомбинации этих электронов и дырок энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlGaInP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красновато-оранжевый (~621 нм). Прозрачный корпус из эпоксидной смолы действует как линза, формируя световой поток в желаемую диаграмму направленности.

13. Технологические тренды

Общая тенденция для индикаторных светодиодов, таких как 19-217, — движение к все более высокой эффективности (больше светового потока на единицу электрической мощности), что снижает энергопотребление и тепловыделение. Также наблюдается постоянное стремление к миниатюризации, ведущее к уменьшению размеров корпусов (например, 0402, 0201 метрические) при сохранении или улучшении оптических характеристик. Достижения в области люминофоров и полупроводниковых материалов продолжают улучшать цветопередачу, стабильность и срок службы. Кроме того, интеграция управляющей электроники (например, драйверов постоянного тока) непосредственно в корпус светодиода становится все более распространенной для упрощения проектирования. Лежащая в основе технология AlGaInP остается высокопроизводительным стандартом для красных, оранжевых и янтарных цветов благодаря своей эффективности и стабильности.