Техническая документация на SMD светодиод 19-213 красно-оранжевого цвета - Габаритные размеры - Прямое напряжение 2.0В - Рассеиваемая мощность 60мВт

1. Обзор продукта

19-213 — это светодиод для поверхностного монтажа (SMD), предназначенный для высокоплотных миниатюрных применений. Он использует полупроводниковый материал AlGaInP для излучения красно-оранжевого света. Его компактный размер и легкая конструкция делают его идеальным для современных электронных конструкций, где важен каждый миллиметр пространства.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества этого компонента включают значительно меньшую занимаемую площадь по сравнению со светодиодами в выводных корпусах, что позволяет уменьшить размер платы и увеличить плотность компоновки. Он поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов, для совместимости с автоматическим оборудованием для установки. Устройство не содержит свинца, соответствует директиве RoHS, соответствует регламенту ЕС REACH и соответствует стандартам на бесгалогенные материалы (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Целевые области применения

Типичные области применения включают подсветку приборных панелей и переключателей, индикацию и подсветку в телекоммуникационных устройствах, таких как телефоны и факсы, плоскую подсветку ЖК-дисплеев, переключателей и символов, а также использование в качестве индикаторов общего назначения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (IF):25 мА. Максимальный постоянный ток, допустимый через светодиод.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА. Это максимальный импульсный ток, указанный при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Он не должен использоваться для непрерывной работы.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Максимальная мощность, которую корпус может рассеять без превышения тепловых пределов.
• Электростатический разряд (ESD) по модели человеческого тела (HBM):2000 В. Это указывает на чувствительность устройства к статическому электричеству; требуются соответствующие процедуры защиты от ESD.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +90°C.
• Температура пайки (Tsol):Пайка оплавлением: пиковая температура 260°C максимум в течение 10 секунд. Ручная пайка: 350°C максимум 3 секунды на вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры определяют световой выход и электрические характеристики в типичных рабочих условиях (Ta=25°C, IF=20мА).

• Сила света (Iv):36.0 мкд (Мин.), 72.0 мкд (Макс.). Типичное значение находится в этом диапазоне. Фактический выход сортируется (см. Раздел 3).
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов (Тип.). Этот широкий угол обзора делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения.
• Пиковая длина волны (λp):621 нм (Тип.). Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λd):605.5 нм (Мин.), 625.5 нм (Макс.). Это воспринимаемый цвет света и также параметр для сортировки.
• Спектральная ширина полосы (Δλ):18 нм (Тип.). Ширина излучаемого спектра на половине пиковой интенсивности.
• Прямое напряжение (VF):1.75 В (Мин.), 2.00 В (Тип.), 2.35 В (Макс.) при IF=20мА. Этот параметр сортируется и напрямую влияет на проектирование источника питания.
• Обратный ток (IR):10 мкА (Макс.) при VR=5В. Устройство не предназначено для работы при обратном смещении; этот параметр предназначен только для тестирования тока утечки.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по ключевым параметрам. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным критериям производительности для их применения.

3.1 Сортировка по силе света

Группы определяются минимальным и максимальным значениями силы света при IF=20мА.

• Группа N2:от 36.0 мкд до 45.0 мкд
• Группа P1:от 45.0 мкд до 57.0 мкд
• Группа P2:от 57.0 мкд до 72.0 мкд

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны

Группы определяются минимальным и максимальным значениями доминирующей длины волны при IF=20мА.

• Группа E1:от 605.5 нм до 609.5 нм
• Группа E2:от 609.5 нм до 613.5 нм
• Группа E3:от 613.5 нм до 617.5 нм
• Группа E4:от 617.5 нм до 621.5 нм
• Группа E5:от 621.5 нм до 625.5 нм

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Группы определяются минимальным и максимальным значениями прямого напряжения при IF=20мА.

• Группа 0:от 1.75 В до 1.95 В
• Группа 1:от 1.95 В до 2.15 В
• Группа 2:от 2.15 В до 2.35 В

4. Анализ характеристических кривых

В технической спецификации представлены несколько характеристических кривых, необходимых для понимания поведения устройства в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение

Кривая показывает типичный спектральный выход с центром около 621 нм (пиковая длина волны) и шириной полосы примерно 18 нм. Это подтверждает монохроматическое красно-оранжевое излучение, характерное для материала AlGaInP.

4.2 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света. Подтверждается угол обзора 120 градусов, показывающий близкую к ламбертовой диаграмму направленности, где интенсивность максимальна при 0° (перпендикулярно кристаллу) и постепенно уменьшается к краям.

4.3 Зависимость прямого тока от прямого напряжения

Эта ВАХ показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. Кривая необходима для определения рабочей точки и проектирования токоограничивающей цепи.

4.4 Зависимость относительной силы света от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход примерно пропорционален прямому току в указанном рабочем диапазоне. Однако эффективность может снижаться при очень высоких токах из-за увеличения нагрева.

4.5 Зависимость относительной силы света от температуры окружающей среды

Это критически важная кривая для теплового режима. Сила света уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Кривая показывает, что выход может значительно снизиться при приближении температуры к максимальному рабочему пределу, подчеркивая необходимость адекватного отвода тепла в условиях высоких температур.

4.6 Кривая снижения прямого тока

Этот график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для предотвращения перегрева и обеспечения надежности прямой ток должен быть снижен при работе в условиях высокой температуры окружающей среды. Эта кривая является основой для надежного проектирования питания.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет стандартный SMD корпус. Чертеж размеров предоставляет критические измерения, включая длину, ширину, высоту корпуса и расстояние между контактными площадками. Все неуказанные допуски составляют ±0.1 мм. Точные размеры имеют решающее значение для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки и пайки.

5.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется на устройстве, часто выемкой, точкой или зеленой меткой на корпусе. Правильная ориентация полярности во время сборки необходима для корректной работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Рекомендуется профиль бессвинцовой пайки оплавлением: предварительный нагрев между 150-200°C в течение 60-120 секунд, время выше температуры ликвидуса (217°C) 60-150 секунд, с пиковой температурой не выше 260°C максимум 10 секунд. Максимальная скорость нагрева составляет 6°C/сек, а максимальная скорость охлаждения — 3°C/сек. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна быть менее 350°C, а время контакта на вывод не должно превышать 3 секунды. Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее. Между пайкой каждого вывода делайте интервал более 2 секунд, чтобы предотвратить тепловой удар.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Светодиоды упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем. Пакет не следует вскрывать до готовности к использованию компонентов. После вскрытия неиспользованные светодиоды следует хранить при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 60% или ниже. "Время жизни на производстве" после вскрытия составляет 168 часов (7 дней). Если это время превышено или индикатор осушителя изменил цвет, перед использованием требуется обработка прокаливанием при 60 ±5°C в течение 24 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения "вспучивания" ("popcorning") во время пайки оплавлением.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации катушки и ленты

Компоненты поставляются на 8-мм несущей ленте, намотанной на катушку диаметром 7 дюймов. Предоставляются размеры катушки и карманов несущей ленты для обеспечения совместимости с автоматическими установочными машинами. Каждая катушка содержит 3000 штук.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит ключевую информацию для прослеживаемости и идентификации: Номер продукта заказчика (CPN), Номер продукта (P/N), Количество в упаковке (QTY), Ранг силы света (CAT), Ранг цветности/доминирующей длины волны (HUE), Ранг прямого напряжения (REF) и Номер партии (LOT No).

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Ограничение тока

Важно:Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и узкий допуск, что означает, что даже небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока. Значение резистора следует рассчитывать на основе напряжения питания (Vs), максимального прямого напряжения (VF_max из группы) и желаемого прямого тока (IF), используя формулу: R = (Vs - VF_max) / IF.

8.2 Тепловой режим

Хотя корпус мал, необходимо учитывать рассеиваемую мощность (до 60 мВт), особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на высоких токах. Используйте кривую снижения тока для выбора соответствующего рабочего тока. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди или тепловые переходные отверстия для отвода тепла от контактных площадок светодиода, особенно в закрытых пространствах или при высокой плотности компоновки.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое, рассеянное освещение. Для применений, требующих сфокусированного или направленного света, потребуется вторичная оптика (линзы, световоды). Прозрачный цвет смолы обеспечивает минимальное поглощение излучаемого света.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми выводными светодиодами, этот SMD тип предлагает значительно уменьшенную занимаемую площадь и высоту, что позволяет создавать более тонкие и компактные конечные продукты. Его совместимость с автоматической сборкой снижает производственные затраты и повышает точность установки. Технология AlGaInP обеспечивает высокую эффективность и хорошую чистоту цвета в оранжево-красном спектре. Комплексная система сортировки предоставляет разработчикам возможность выбирать компоненты с жестко контролируемыми оптическими и электрическими характеристиками, что критически важно для применений, требующих однородного внешнего вида или точного согласования токов в массивах.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Для чего нужны разные коды сортировки?

Сортировка обеспечивает согласованность цвета и яркости в пределах производственной партии. Например, в массиве светодиодов указание одинаковых групп силы света (CAT) и доминирующей длины волны (HUE) приведет к однородному визуальному виду. Указание группы прямого напряжения (REF) может помочь в проектировании более простых и однородных схем управления.

10.2 Можно ли использовать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

No.Это категорически не рекомендуется и, скорее всего, приведет к немедленному выходу из строя. Вольт-амперная характеристика светодиода экспоненциальна, и даже стабилизированный источник напряжения с небольшим шумом или допуском может вызвать превышение тока сверх абсолютного максимального параметра.

10.3 Почему существует ограничение по времени хранения после вскрытия упаковки?

Корпуса SMD могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса ("вспучиванию", "popcorning"). Время жизни на производстве 168 часов и инструкции по прокаливанию критически важны для предотвращения этого вида отказа.

10.4 Как интерпретировать параметр пикового прямого тока?

Пиковый прямой ток 60 мА (IFP) предназначен только для импульсной работы при скважности 10% (1/10) и частоте 1 кГц. Его не следует использовать для определения постоянного рабочего тока. Максимальный постоянный ток составляет 25 мА (IF). Импульсный режим может использоваться для мультиплексирования или достижения более высокой мгновенной яркости, но средний ток и рассеиваемая мощность должны оставаться в пределах.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование панели индикации состояния для промышленного блока управления.Панель требует нескольких однородных красно-оранжевых индикаторов. Разработчик сначала выберет соответствующую группу силы света (например, P1 для средней яркости) и группу доминирующей длины волны (например, E3 для определенного оранжевого оттенка), чтобы обеспечить визуальную согласованность всех индикаторов. Будет спроектирована схема драйвера постоянного тока, установленная на 20 мА, со значением токоограничивающего резистора, рассчитанным с использованием максимального VF из выбранной группы напряжения (например, Группа 1: макс. 2.15В). Разводка печатной платы будет включать адекватные тепловые площадки для контактных площадок светодиода, так как корпус может подвергаться повышенным температурам окружающей среды. Производственная команда будет следовать процедурам обращения с влагой, планируя сборку плат в пределах времени жизни на производстве после вскрытия катушки или выполняя необходимый цикл прокаливания.

12. Принцип работы

Этот светодиод основан на полупроводниковом кристалле из фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение отпирания диода (примерно 1.8-2.2В), электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводника. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае, красно-оранжевому (~621 нм). Кристалл инкапсулирован в прозрачную эпоксидную смолу, которая защищает полупроводник, формирует световой пучок и обеспечивает механическую структуру для поверхностного монтажа.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в SMD светодиодах направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), уменьшение размеров корпусов для увеличения плотности и улучшение надежности в жестких условиях (более высокая температура, влажность). Также уделяется внимание ужесточению допусков сортировки для удовлетворения требований таких применений, как полноцветные дисплеи и автомобильное освещение, где однородность цвета и яркости имеет первостепенное значение. Кроме того, достижения в области материалов корпусов направлены на повышение устойчивости к термическим напряжениям и деградации под действием синего/УФ-света для увеличения срока службы. Переход на бессвинцовые и бесгалогенные материалы, как видно в этом компоненте, отражает более широкие экологические и регуляторные тренды в электронной промышленности.